Princip i primjena ultrazvuka
Zakoni širenja refleksije, loma, difrakcije i raspršenja ultrazvučnih valova u mediju ne razlikuju se bitno od zakona čujnih zvučnih valova. Ali valna duljina ultrazvuka je vrlo kratka, svega nekoliko centimetara, čak i nekoliko tisućinki milimetra.
Zakoni širenja refleksije, loma, difrakcije i raspršenja ultrazvučnih valova u mediju ne razlikuju se bitno od zakona čujnih zvučnih valova. Ali valna duljina ultrazvuka je vrlo kratka, svega nekoliko centimetara, čak i nekoliko tisućinki milimetra.
Ukratko, tehnička primjena ultrazvuka uglavnom uključuje dva aspekta:
(1) Ultrazvučni tretman. Ultrazvučni tretman uglavnom koristi svoje karakteristike snage i kavitaciju kako bi promijenio ili ubrzao promjenu određenih fizičkih, kemijskih, bioloških svojstava ili stanja tvari. Upotreba jakih ultrazvučnih valova za obradu, ultrazvučno čišćenje, ultrazvučno zavarivanje, ultrazvučno emulgiranje, ultrazvučno drobljenje, ultrazvučno otplinjavanje, ultrazvučni medicinski tretman, ultrazvučno tretiranje sjemena, itd., naširoko se koristi u različitim sektorima kao što su industrija, poljoprivreda, medicina i zdravlje. U industriji se jaki ultrazvučni valovi koriste za bušenje i rezanje tvrdih predmeta kao što su čelik, keramika, dragulji i dijamanti. Obično možemo koristiti čekiće i čelične bušilice kako bismo jednu po jednu napravili rupe u tvrdim stijenama. Razlog je i ultrazvučna obrada.
(2) Ultrazvučna detekcija mana, mjerenje debljine, mjerenje udaljenosti, medicinska dijagnoza i slikanje. U industrijskoj proizvodnji, metoda ultrazvučnog prijenosa često se koristi za nerazornu detekciju proizvoda. Ultrazvučni val koji emitira ultrazvučni generator može prodrijeti u uzorak koji se testira i primiti ga prijemnik na suprotnoj strani. Ako unutar uzorka postoji defekt, ultrazvučni val će se reflektirati na defektu. U ovom trenutku, prijemnik na suprotnoj strani ne može primiti ili ne može primiti sve ultrazvučne signale koje emitira generator. Na taj je način moguće otkriti postoje li nedostaci na uzorku bez oštećenja uzorka koji se ispituje. U medicinskoj dijagnostici često se koristi eho metoda: slab ultrazvuk prodire u ljudsko tijelo. Kada ultrazvuk naiđe na sučelje organa, odrazit će se i prenijeti. Ultrazvučni valovi koji se prenose u organe će se reflektirati i ponovno prenijeti kada naiđu na sučelje. Ultrazvučni prijemnik svaki put posebno prima reflektirane valove. Medicinsko osoblje može razumjeti veličinu i mjesto organa i njihovih unutarnjih lezija na temelju vremenskog intervala i jačine vala svakog primljenog reflektiranog vala. U usporedbi s zvučnim valovima, ultrazvučni valovi imaju mnoge čudne karakteristike:
1. Kavitacija - kada se ultrazvučni valovi šire u tekućini, u tekućini će se stvoriti male šupljine zbog nasilne vibracije čestica tekućine. Te se male šupljine brzo šire i zatvaraju, uzrokujući nasilne sudare između čestica tekućine, što rezultira pritiscima od tisuća do desetaka tisuća atmosfera. Ova nasilna interakcija između čestica prouzročit će nagli porast temperature tekućine i imati dobar učinak miješanja, tako da dvije tekućine koje se ne miješaju (kao što su voda i ulje) emulgiraju i ubrzavaju otapanje otopljenih tvari. kemijska reakcija. Različiti učinci uzrokovani djelovanjem ultrazvučnih valova u tekućini nazivaju se ultrazvučna kavitacija.
2. Karakteristike snage - kada se zvuk širi u zraku, on gura čestice u zraku da vibriraju naprijed-natrag i rade na česticama. Snaga zvučnog vala je fizička veličina koja izražava brzinu rada zvučnog vala' Pod istim intenzitetom, što je veća frekvencija zvučnog vala, to ima veću snagu. Zbog visoke frekvencije ultrazvučnih valova, snaga ultrazvučnih valova je vrlo velika u usporedbi s običnim zvučnim valovima.
3. Karakteristike širenja-valna duljina ultrazvučnih valova je vrlo kratka, a veličina običnih prepreka je višestruko veća od valne duljine ultrazvučnih valova. Stoga je moć difrakcije ultrazvučnih valova vrlo slaba. Može se širiti pravocrtno u jednoličnom mediju. Što je valna duljina ultrazvučnih valova kraća, ova značajka je izvanrednija.
