Ultraäänen periaate ja käyttö
Ultraääniaaltojen heijastuksen, taittumisen, diffraktion ja sironnan leviämislait väliaineessa eivät olennaisesti poikkea kuultavien ääniaaltojen laeista. Mutta ultraäänen aallonpituus on hyvin lyhyt, vain muutama senttimetri, jopa muutama millimetrin tuhannesosa.
Ultraääniaaltojen heijastuksen, taittumisen, diffraktion ja sironnan leviämislait väliaineessa eivät olennaisesti poikkea kuultavien ääniaaltojen laeista. Mutta ultraäänen aallonpituus on hyvin lyhyt, vain muutama senttimetri, jopa muutama millimetrin tuhannesosa.
Yhteenvetona ultraäänen tekninen sovellus sisältää pääasiassa kaksi näkökohtaa:
(1) Ultraäänihoito. Ultraäänikäsittely käyttää pääasiassa tehoominaisuuksiaan ja kavitaatiotaan muuttamaan tai nopeuttamaan tiettyjen aineiden fysikaalisten, kemiallisten, biologisten ominaisuuksien tai tilojen muutosta. Voimakkaiden ultraääniaaltojen käyttöä käsittelyyn, ultraäänipuhdistukseen, ultraäänihitsaukseen, ultraääniemulgoimiseen, ultraäänimurskaamiseen, ultraäänikaasunpoistoon, ultraäänihoitoon, siementen ultraäänikäsittelyyn jne., on käytetty laajalti eri aloilla, kuten teollisuudessa, maataloudessa, lääketieteessä ja terveys. Teollisuudessa vahvoja ultraääniaaltoja käytetään kovien esineiden, kuten teräksen, keramiikan, jalokivien ja timanttien, poraamiseen ja leikkaamiseen. Yleensä voimme käyttää vasaraa ja teräsporaa reikien tekemiseen koviin kiviin yksitellen. Ultraäänikäsittely on myös syy.
(2) Ultraäänivirheiden havaitseminen, paksuuden mittaus, etäisyyden mittaus, lääketieteellinen diagnoosi ja kuvantaminen. Teollisessa tuotannossa ultraäänilähetysmenetelmää käytetään usein tuotteiden tuhoamattomaan havaitsemiseen. Ultraäänigeneraattorin lähettämä ultraääniaalto voi tunkeutua testattavan näytteen läpi ja vastaanottaa sen vastakkaisella puolella olevaan vastaanottimeen. Jos näytteen sisällä on vika, ultraääniaalto heijastuu vikaan. Tällä hetkellä vastakkaisella puolella oleva vastaanotin ei voi vastaanottaa tai ei voi vastaanottaa kaikkia generaattorin lähettämiä ultraäänisignaaleja. Tällä tavoin on mahdollista havaita, onko näytteessä vikoja vahingoittamatta testattavaa näytettä. Lääketieteellisessä diagnoosissa käytetään usein kaikumenetelmää: heikko ultraääni tunkeutuu ihmiskehoon. Kun ultraääni kohtaa elimen rajapinnan, se heijastuu ja välittää. Elimiin lähetetyt ultraääniaallot heijastuvat ja välittyvät uudelleen, kun ne kohtaavat rajapinnan. Ultraäänivastaanotin vastaanottaa erityisesti heijastuneet aallot joka kerta. Lääketieteellinen henkilökunta voi ymmärtää elinten koon ja sijainnin sekä niiden sisäiset vauriot kunkin vastaanotetun heijastuneen aallon aikavälin ja aallonvoimakkuuden perusteella. Verrattuna kuultaviin ääniaaltoihin, ultraääniaaloilla on monia outoja ominaisuuksia:
1. Kavitaatio – kun ultraääniaallot etenevät nesteessä, nesteeseen muodostuu pieniä onteloita nestehiukkasten voimakkaan värähtelyn vuoksi. Nämä pienet ontelot laajenevat ja sulkeutuvat nopeasti aiheuttaen rajuja törmäyksiä nestehiukkasten välillä, mikä johtaa tuhansien - kymmenien tuhansien ilmakehän paineisiin. Tämä hiukkasten välinen raju vuorovaikutus saa nesteen lämpötilan nousemaan äkillisesti ja sillä on hyvä sekoitusvaikutus, jolloin kaksi sekoittumatonta nestettä (kuten vesi ja öljy) emulgoituvat ja nopeuttavat liuenneiden aineiden liukenemista. kemiallinen reaktio. Ultraääniaaltojen toiminnan aiheuttamia erilaisia vaikutuksia nesteessä kutsutaan ultraäänikavitaatioksi.
2. Tehoominaisuudet – kun ääni etenee ilmassa, se työntää ilmassa olevat hiukkaset värähtelemään edestakaisin ja työskentelemään hiukkasten kanssa. Ääniaaltoteho on fyysinen suure, joka ilmaisee ääniaallon työn nopeutta'. Samalla intensiteetillä mitä korkeampi ääniaallon taajuus on, sitä suurempi sen teho on. Ultraääniaaltojen korkeasta taajuudesta johtuen ultraääniaaltojen teho on erittäin suuri verrattuna tavallisiin ääniaaltoihin.
3. Levitysominaisuudet - ultraääniaaltojen aallonpituus on hyvin lyhyt ja tavallisten esteiden koko on monta kertaa suurempi kuin ultraääniaaltojen aallonpituus. Siksi ultraääniaaltojen diffraktioteho on erittäin huono. Se voi levitä suorassa linjassa yhtenäisessä väliaineessa. Mitä lyhyempi ultraääniaaltojen aallonpituus, tämä ominaisuus on merkittävämpi.
