Ultrahangos kivonat
A téma témája:
-
bevezetés
- 1 Ultrahangforrások
- 1.1 Galton sípja
- 1.2 Folyékony ultrahangos síp
- 1.3 Siren
- 2 Ultrahang a természetben
- 3 Ultrahang alkalmazása
- 3.1 Ultrahang diagnosztikus alkalmazása az orvostudományban (ultrahang)
- 3.2 Az ultrahang terápiás alkalmazása az orvostudományban
- 3.3 Fémvágás ultrahanggal
- 3.4 A keverékek elkészítése ultrahanggal
- 3.5 Az ultrahang alkalmazása a biológiában
- 3.6 Ultrahang alkalmazása tisztításhoz
- 3.7 Az ultrahang alkalmazása a gyökérnövények tisztítására
- 3.8 Az ultrahang alkalmazása echolocation-ban
- 3.9 Az ultrahang alkalmazása az áramlásmérésben
- 3.10. Az ultrahang alkalmazása a hibák észlelésében
- 3.11 Ultrahangos hegesztés
- 3.12 Hőelengedés és ultrahang
- 3.13 Az ultrahang alkalmazása az elektrolízisben
Ultrahang - magas frekvenciájú rugalmas hang rezgések. Az emberi fül érzékeli a tápközegben terjedő rugalmas hullámokat körülbelül 16-20 kHz-ig; a magasabb frekvenciájú oszcillációk ultrahangosak (a hallhatóság határain túl). Általában az ultrahangtartományt 20 000 és 1 milliárd Hz közötti frekvenciasávnak tekintik. A magasabb frekvenciájú hang rezgéseket hipersoundnek nevezik. Folyadékok és szilárd anyagok esetén a hang rezgése 1000 GHz-es értéket érhet el
Bár az ultrahangos tudósok létezése már régóta ismert, gyakorlati alkalmazása a tudományban, a technológiában és az iparban viszonylag korán kezdődött. Az ultrahangot széles körben használják a fizika, a technológia, a kémia és az orvostudomány különböző területein.
1. Ultrahangforrások
Az ultrahigh-frekvencia ultrahanghullámok gyakorisága az iparban és a biológiában több MHz tartományban van. Az ilyen gerendák fókuszálását általában speciális hanglencsékkel és tükrökkel végzik. A szükséges paraméterekkel ellátott ultrahangos sugár megfelelő átalakító segítségével érhető el. A leggyakoribb kerámia átalakítók a bárium titanit. Azokban az esetekben, amikor az ultrahangos sugárzás elsődleges fontosságú, az ultrahang mechanikai forrásait általában használják. Kezdetben minden ultrahanghullámot mechanikusan kaptunk (tuning villák, sípok, szirénák).
A természet ultrahang is előfordul komponenseként számos természetes zaj (a zaj a szél, vízesés, eső, a zaj zsindely tekercs a tenger, a hang a villámlás, és így tovább. D.), és ezek közül az élővilág hangzik. Egyes állatok ultrahanghullámokat használnak az akadályok észlelésére, az űrben való tájékozódásra.
Az ultrahangos kibocsátók két nagy csoportra oszthatók. Az elsőben radiátor-generátorok vannak; ingadozásaik izgatottak az akadályok jelenlétének köszönhetően állandó áramlás - gáz vagy folyadék sugár útján. A radiátorok második csoportja az elektroakusztikus átalakítók; az elektromos feszültségnek vagy áramnak az adott feszültség vagy oszcillációját egy szilárd test mechanikai rezgésévé alakítja át, amely akusztikus hullámokat bocsát ki a környezetbe.
1.1. Galton Whistle
Az első ultrahangos sípot 1883-ban az angol Galton készítette. Az ultrahangot itt úgy alakították ki, mint egy magas hangot a kés hegyén, amikor levegőáramot kap. Az ilyen szál szerepe a Galton füttyében egy "hüvelyben" játszik egy kis hengeres rezonancia üregben. A gáz, amelyet nagynyomású üreges hengeren keresztül vezetnek be, ezzel az "ajakkal" szemben támad; oszcillációkat tapasztalnak, amelyek frekvenciáját (kb. 170 kHz) a fúvóka és az ajak mérete határozza meg. A Galton-fütty ereje nem nagy. Általában a kutyák és a macskák kiképzésére szolgáló parancsokat használják.
1.2. Folyékony ultrahangos síp
A legtöbb ultrahangos sípot folyékony közegben dolgozni lehet. Az elektromos ultrahangforrásokhoz képest a folyékony ultrahangos sípok nem nagyon erősek, de néha, például az ultrahangos homogenizáláshoz, jelentős előnyük van. Mivel az ultrahangos hullámok közvetlenül egy folyékony közegben jelennek meg, az ultrahanghullámok energiavesztesége az egyik közegben átmenő átmenet alatt nem következik be. Talán a legsikeresebb a folyékony ultrahangos síp, amelyet Kottel és Goodman angol tudósok készítettek a 20. század elején. Ebben a folyadék áramlása nagy nyomás alatt elhagyja az elliptikus fúvókát, és az acéllemezre irányul. A formatervezés különféle módosításai meglehetősen elterjedtek a homogén média előállításához. A design egyszerűsége és stabilitása miatt (csak egy kiáramló lemez lebomlik), az ilyen rendszerek tartósak és olcsóak.
1.3. sziréna
Egy másikfajta mechanikus ultrahangforrás a sziréna. Viszonylag nagy kapacitással rendelkezik, és a rendőrség és a tűzoltók között van. Minden forgó sziréna egy, a tetején lévő tárcsával (állórész) lezárt kamerából áll, amelyben nagyszámú lyuk van. Ugyanazon számú furat van jelen a forgó tárcsa belsejében - a rotorban. A forgórész forgatásakor a benne lévő lyukak helyzete időnként egybeesik az állórészen lévő lyukak helyzetével. A sűrített levegőt folyamatosan táplálják a kamrába, amely ebből a rövid pillanatokból kiszökik, amikor a forgórészen és az állórészen lévő lyukak egybeesnek.
A szirénák gyártásának fő feladata egyrészt, hogy annyi lyuk legyen a rotorban, másrészt nagy forgási sebességet érjen el. Azonban nagyon nehéz gyakorlatilag teljesíteni ezeket a követelményeket.
2. Ultrahang a természetben
Denevérek segítségével echolocation orientáció éjjel, bocsátanak ki, amelyben a száj (Kozhanova - Vespertilionidae), vagy egy parabola tükröt, amelynek alakja a íj nyílás (patkó - Rhinolophidae) jelek a rendkívül magas intenzitású. A távolság 1-5 cm-re a fejét az állat ultrahang nyomás eléri a 60 mbar, vagyis megfelel egy érintkező hallható frekvencia régió által keltett hangnyomás a légkalapács. A denevérek képesek észrevenni a jelek visszhangját, mindössze 0,001 mbar nyomáson, vagyis 10 000-szer kisebb, mint a kibocsátott jelek. Ebben az esetben a denevérek megkerülhetik az akadály akadályát, még akkor is, ha az echolocation jelek ultrahangos interferenciáját 20 mbar nyomáson kell alkalmazni. Ennek a nagy zajú immunitásnak a mechanizmusa még ismeretlen. Amikor lokalizációs denevérek tárgyak, például függőlegesen kifeszített szálak, amelyek átmérője 0,005-0,008 mm, a parttól 20 cm-es (fél szárnyfesztávolság), döntő szerepe van a time shift és különbséget intenzitása közötti kibocsátott és a visszavert jelek. A Podkonosy-t csak egy fül (monoural) segítségével lehet irányítani, amit nagymértékben folyamatos mozgó szárnyak segítenek. Azt is tudja kompenzálni a frekvencia eltolódás van a kibocsátott és a visszavert jelek miatt a Doppler-effektus (tárgy közeledik a visszhang sokkal magasabb frekvencián továbbított jel). Csökkenő repülés alatt szonár gyakorisággal, hogy a frekvencia a visszavert ultrahang maradt a régióban maximális érzékenysége „tárgyalás” központok, meg tudják határozni a mozgás sebességét a saját.
Éjjel a medve családból származó lepkék kifejlesztettek egy ultrahangos zajgenerátort, amely "leütötte" a denevéreket, amelyek ezeket a rovarokat kergetik.
Az Echolocation-t navigációhoz használják, és a madarak a kozodos zsír vagy a guaharo. Latin-Amerika hegyi barlangjaiban laknak - észak-nyugati Panamától Peruban délen és keleten Suriname-ben. A szuros sötétségben élve, a zsíros kozodók azonban alkalmazkodtak ahhoz, hogy a barlangokon átmászóan menjenek át. Olyan puha csikorgó hangokat produkálnak, amelyeket az emberi fül érzékel (kb. 7000 Hertz frekvencia). Minden kattintás 1-2 milliszekundumig tart. A kattanás hangja tükröződik a börtön falaiból, különböző kiugrásokból és akadályokból, és a madár érzékeny hallatán érzékelik.
A cetfélék ultrahangos echolocation-t használnak a vízben.
3. Ultrahang alkalmazása
3.1. Ultrahang diagnosztikus alkalmazása az orvostudományban (ultrahang)
Mivel a jó terjedését az ultrahang lágy emberi szövetben, a relatív biztonsági képest az X-sugarak és a könnyű használat képest a mágneses rezonanciás képalkotás széles körben használják az ultrahangos képalkotás a belső szervek az ember, különösen a hasüregbe, és a kismedencei üreg.
3.2. Ultrahang terápiás alkalmazása az orvostudományban
A széleskörű diagnosztikai célú felhasználás mellett (lásd: Ultrahang) az ultrahangot gyógyszerként használják orvoslásként.
Az ultrahang hatása:
- gyulladáscsökkentő, felszívódó
- fájdalomcsillapító, görcsoldó
- a bőr áteresztőképességének kavitációjának fokozása
A fonoforézis egy kombinált módszer, amelyben ultrahangos és gyógyszeres anyagok (mind a gyógyszerek, mind a természetes eredetűek) a szöveteken hatnak. Az anyagok ultrahang hatása alatt az epidermisz és a bőrmirigyek, a sejtmembránok és a tartályok permeabilitásának a növekedése a kis molekulatömegű anyagok, különösen a bischofit ásványi anyagok esetében. [1] Gyógyszerek és természetes anyagok fonoforézisének kényelme:
- a terápiás anyagot nem pusztítják el ultrahanggal
- az ultrahang és a terápiás szer szinergiája
Indikációk Ultraphonophoresis Bishofit: osteoarthritis, deréktáji fájdalom, ízületi gyulladás, bursitis, epicondylitis, sarok homlok, utáni állapotok sérülések a mozgásszervi rendszer; Neuritis, neuropátia, radiculitis, neuralgia, idegsérülés.
A biszchofit-gélt alkalmazzuk és az ütközőzóna mikromasszáját a radiátor munkafelülete végzi. Módszer labilis közös fonoforézis (at UFPh ízületek, a gerinc intenzitása a nyaki régiók -. 0,2-0,4 watt / cm2 a mellkasi és ágyéki - 0,4-0,6 W / cm2).
3.3. Fém vágás ultrahanggal
A hagyományos fémvágó gépeken nem lehet fésülni egy összetett alakú keskeny lyukat, például egy ötágú csillag formájában, a fém részbe. Az ultrahang segítségével lehetséges, hogy a magnetostrikciós vibrátor bármilyen formájú lyukat fúrjon. Az ultrahangos véső teljesen felváltja a marógépet. Ugyanakkor egy ilyen véső sokkal egyszerűbb, mint egy marógép, és olcsóbb és gyorsabb a fém alkatrészek feldolgozása, mint a marógép.
Az ultrahang akár csavarozhat fémdarabok, üveg, rubin, gyémánt. Általában a szálat először lágy fémből készítik, majd a rész megrepedt. Az ultrahangos gépen a cérna már keményített fémben és a legnehezebb ötvözetekben készülhet. Ugyanez a bélyeg. Általában a bélyegző gondos befejezése után megkeményedik. Az ultrahangos gépen az ultrahangos hullámmezőben a csiszoló (zománc, korundpor) a legbonyolultabb kezelést eredményezi. Folyamatosan oszcilláló az ultrahang területén, a szilárd porrészecskék a feldolgozott ötvözetbe vágva, és kivágnak egy lyukat, amelynek alakja azonos a bittel.
3.4. Keverékek előkészítése ultrahanggal
Széles körben használt ultrahang homogén keverékek előállításához (homogenizálás). Mégis 1927-ben, amerikai tudósok Limus és Wood találtuk, hogy ha két egymással nem elegyedő folyadékok (például olaj és víz) leengedjük egy főzőpohárba, és vetjük alá ultrahangos besugárzás, az emulzió képződik a főzőpohárban, azaz finom olaj a vízben szuszpenzióban. Az ilyen emulziók fontos szerepet játszanak az iparágban: lakkok, festékek, gyógyszerek, kozmetikumok.
3.5. Ultrahang alkalmazása a biológiában
Az ultrahang feltörése a sejtmembránok felkutatásában biológiai kutatásban, például ha szükséges, a sejtek enzimektől történő elválasztására talált alkalmazást. Az ultrahangot az intracelluláris struktúrák, például a mitokondriumok és a kloroplasztok elpusztítására is használják annak érdekében, hogy tanulmányozzák a szerkezetük és funkcióik közötti kapcsolatot. Az ultrahang másik alkalmazása a biológiában annak a képességéhez kapcsolódik, hogy mutációt okoz. Oxfordban végzett vizsgálatok kimutatták, hogy még az alacsony intenzitású ultrahang is károsíthatja a DNS-molekulát. [forrás nem meghatározott 107 nap] A mesterséges, célzott mutációk létrehozása fontos szerepet játszik a növénynemesítésben. Az ultrahang főbb előnye az egyéb mutagének (röntgensugár, ultraibolya sugárzás) felett, hogy rendkívül könnyű vele dolgozni.
3.6. Ultrahang alkalmazása tisztításhoz
A laboratóriumokban és a termelésben az ultrahangos fürdőket laboratóriumi eszközök és alkatrészek apró részecskék tisztítására használják. Az ékszeriparban az ékszereket ultrahangos fürdők finom részecskékből tisztítják. A kilencvenes években XX században Tomsk növény „RETON” NPO kapunk szabadalmi és megjelent ultrahangos mosóberendezés „Retona”, hatásán alapul, amelynek alacsony frekvenciájú ultrahanggal. Később megjelentek számos ultrahangos eszköz a textiltermékek mosásához. Gyakori, hogy ezek közül a működési elve: a rugalmas hullám ultrahang törvény szennyező „domborítás” sár, felületaktív anyagok segítségével a szövet szálak.
3.7. Ultrahang alkalmazása gyökérzöldség-tisztításhoz
Egyes iparágakban az ultrahangos fürdők használják a gyökér termény (burgonya, sárgarépa, cékla, stb.) Tisztítására a föld részecskéitől.
3.8. Ultrahang alkalmazása echolocation-ban
A halászati iparágban az ultrahangos echolocation-t halak észlelésére használják. Az ultrahangos hullámok a halak iskoláiból tükröződnek, és az ultrahangos vevőkészülékhez érkeznek, mint az ultrahang hullámai az alsó részből.
3.9. Ultrahang alkalmazása áramlásmérésnél
A múlt század 60-as évek vízének és hűtőfolyásának áramlásának és elszámolásának ellenőrzésére ultrahangos áramlásmérőket használnak az iparban.
3.10. Az ultrahang alkalmazása a hibák észlelésében
Az ultrahang bizonyos anyagokon jól eloszlik, ami lehetővé teszi az ilyen anyagokból származó termékek ultrahanghibák kimutatására való alkalmazását. Az utóbbi időben kifejlesztették az ultrahangos mikroszkóp irányát, amely lehetővé teszi egy jó felbontóképességű anyag felületi rétegének vizsgálatát.
3.11. Ultrahangos hegesztés
Ultrahangos hegesztés - nyomáshegesztés, ultrahangos rezgések hatására. Az ilyen típusú hegesztést alkalmazunk összekötésére részek, amelyeket nehéz hő, vagy egymás mellé helyezése különböző fémek vagy fémek erős oxidfilmeken (alumínium, rozsdamentes acél, permalloy kengyelek, és így tovább. P.). Tehát ultrahangos hegesztés alkalmazható az integrált áramkörök gyártásánál.
3.12. Hőelengedés és ultrahang
Háromféleképpen lehet eltávolítani a hő - sugárzást, a konvekciót és a hővezetést. És ezek alapján számos eszközt fejlesztettek ki az elektronikus komponensek és rendszerek hő eltávolítására. A leghatékonyabb módszer elsősorban a két anyag érintkezési pontjai közötti hőátadás. A fűtőtesteket és a hőelvezetőket a hővezetési hő hatására eltávolítják. 1
Az elektronika gyártói, a mai fogyasztók igényeire összpontosítva, törekszenek az eszközök hatékonyságának növelésére és méretük és súlyuk csökkentésére. Az egyik fő feladat, amelyet a tervezőknek teljesíteniük kell a célok elérése érdekében, olyan hatékony hőelvonó rendszer kifejlesztése, amely megakadályozza a termékek túlmelegedését, ami hátrányosan befolyásolja teljesítményüket és megbízhatóságukat.
A hő hatékony eltávolítása érdekében szoros érintkezés szükséges az anyagok között. Rendkívül fontos, hogy a ragasztórétegben ne legyen üreg, ami általában jó hővezető anyag vagy hőpaszta. A rétegződések vagy más légformák kialakulása roncsolja a hőelvonást, és a termék túlmelegedéséhez vezet. Ezért nagyon fontos ezeknek a hibáknak az időben történő azonosítása.
3.13. Ultrahang alkalmazása galvanizálásban
Az ultrahang a galvanikus folyamatok fokozására és az elektrokémiai bevonatok minőségének javítására szolgál.