Ultrahang generálása
Elasztikus rezgések és hullámok kialakulása, amelyek frekvenciája meghaladja a hallható (ember által észlelt) hangterületet
Az ultrahang generációjának születése - az elasztikus rezgések és hullámok kialakulása, amelynek gyakorisága meghaladja a hallható (ember által észlelt) hangot.
Ultrahang (US) - rugalmas rezgések és hullámok, amelyek frekvenciája meghaladja a »20 kHz-et. Az ultrahangos sugárzás az elektromos jel elektromechanikus transzformációjából származik egy rugalmas harmonikus vagy impulzus jelként, vagy akadályok jelenlétében, állandó gázáram vagy folyadék áramlásában (füttyek, szirénák). Az UT a természetben számos természetes ének spektrumának részeként jelenik meg, egyes állatok és madarak előállíthatók. Az ultrahangos frekvenciáknak a hallható hangzás tartományától elválasztó alsó határvonala nagyrészt feltételes, mivel ezt az emberi hallás szubjektív jellemzői határozzák meg. A tudományos irodalomban a bizonytalanság elkerülése érdekében az ultrahanghullámok frekvenciáját általában a küszöbérték 20 kHz-es frekvenciájaként veszik figyelembe. A felső határ az ultrahang frekvencia miatt a fizikai jellege a rugalmas hullámok, amelyek terjednek egy anyagban közegben, feltéve, hogy a hullámhossz-sokkal nagyobb, mint az átlagos szabad úthossza molekulák egy gáz vagy atomközi távolságok folyadékok vagy szilárd anyagok. Így a gázok esetében az ultrahanghullámok frekvenciájának felső határa 10 9 Hz, folyadékokban és szilárd anyagokban pedig 10 12 -10 13 Hz. A 10 9 - 10 13 Hz frekvenciájú rugalmas hullámokat általában hipersoundnek nevezik.
Az amerikai hullámok a természetüknél fogva elasztikus hullámokként nem különböznek a hang vagy az infravörös tartomány rugalmas hullámától. A szaporítást általános hullám-egyenletek írják le. Gázokban és folyadékokban csak hosszanti hullámok terjednek, és szilárd anyagok - hosszanti és keresztirányú hullámok. A hang visszaverődésének, a hangtörésnek, a hangtörésnek, a hang diffrakciójának, a hullámok interferenciájának törvényei alkalmazhatók az ultrahangra is. Amikor az ultrahangos hullámok a táptalajban propagálnak, csillapításuk abszorpció és szóródás következménye. Nagyon inhomogén és korlátozott médiumokban az ultrahanghullámok sebességének diszperziója zajlik le. Az alábbiakban figyelembe vesszük az Egyesült Államok sajátosságait.
Az ultrahangos rezgések jellemzői viszonylag magas frekvenciáknak és ennek megfelelően kis hullámhosszoknak köszönhetők. Így az ultrahang hullámhossza a frekvenciától függően néhány centiméterrel az USA tartományától a 10-5 cm-ig terjedő alsó határig változik - a hiperszonikus frekvenciák esetében. A hullámhossz kicsi volta miatt az ultrahanghullámok terjedésének folyamata sugár karakter. A geometriai hullámminta eltérésének mértékét meghatározó paraméter (amelyre a diffrakciós hatásokat figyelembe kell venni) a következő alakú:
P = sqrt (lc r) ¤ D
ahol l a hullámhossz;
r a megfigyelési ponttól a tárgyig terjedő távolság;
D az objektum jellegzetes mérete.
A közepes és nagyfrekvenciájú tartományok D viszonylag kis értéke mellett a P ultrahang-paraméter kicsi. Így a környezeti tényezők legsúlyosabb akadályai, hiányosságai vagy inhomogenitásai alá esnek, az ultrahang sugár rendszeres visszaverődést és refrakciót tapasztal. Amikor egy ultraibolya sugár egy kis akadályt ütközik el, szétszóródott hullám merül fel, ami lehetővé teszi a nagyon kis inhomogenitás kimutatását a 0,1 és 0,01 mm közegben. Ez a funkció az USA-ban széles körben alkalmazható ultrahangos diagnosztikában és hibakijelzésben.
Reflexió és szórás ultrahang által inhomogenitásokhoz közép- teszik, optikailag átlátszatlan média akusztikus tárgyak képei ultrahangos fókuszáló rendszer csak úgy, ahogyan útján fénysugarakat. A fókuszáláshoz az ultrahangot akusztikus lencsék, reflektorok, konkáv alakú radiátorok használják; ezeknek az eszközöknek a mérete sokkal nagyobb, mint a hullámhossz. Középpontban az ultrahang lehetővé teszi, hogy ne csak megszerezni hangképet rendszerek akusztikus képalkotás és akusztikai holográfia, hanem koncentrálni szonikus energiát hozzon létre egy magas intenzitású az egészséges környezet, amely a gyakorlati alkalmazások számos technikai rendszerek és folyamatok (lásd. „Példák a technika”).
Az Egyesült Államok egyik fontos jellemzője, hogy a vibrációs elmozdulás viszonylag kis amplitúdójú nagy intenzitással rendelkezik, mivel egy adott amplitúdó esetében az intenzitás arányos a frekvencia négyzetével. Ennek megfelelően a nemlineáris hatások nagy intenzitású ultrahangos térben növekszenek. Különösen olyan akusztikus áramok alakulhatnak ki, amelyek sebessége kicsi a részecskék vibrációs sebességével összehasonlítva. Amint a frekvencia nő, a sugárnyomás növekszik, amelynek értéke arányos az ultrahang intenzitásával. Az akusztikus és hidrodinamikai eredetű ponderomotív erők, amelyek arányosak a részecskék vibrációs sebességének négyzetével, a nagy intenzitású ultrahangos térben lévő testeken hatnak. Az ultrahang területén a legfontosabb nemlineáris hatás az akusztikus kavitáció. Az ezzel járó hatások különböző hatással vannak az anyagra: a folyadékban lévő szilárd anyagok (kavitációs erózió) megsemmisülnek, folyékony keveredik, viszkozitása csökken, különböző fizikai és kémiai folyamatokat indítanak vagy gyorsítanak.
A beindítás ideje (log-o -12-től -4-ig);
A létezés ideje (log tc -10 és 10 között);
A lebomlás ideje (log-d -11-től -3-ig);
Az optimális fejlődés ideje (log t k -3-től 3-ig).
A hatás technikai végrehajtása
A hatás technikai megvalósítása
Ahhoz, hogy megindítja az ultrahang egy szilárd, folyékony vagy gáz halmazállapotú közeg elegendő, hogy ebből bármely régiójában a közeg egy egyensúlyi állapotban - okoz a rugalmas alakváltozás elektromechanikus átalakító olyan elektromos jelet ultrahangos frekvencia, vagy hatva ezen a területen egy rövid impulzust, a spektrum, amely ultrahangos -vye komponenseket. A forrás kezdeti perturbáció lehet, például bármilyen típusú elektroakusztikus jelátalakító (piezoelektromos, magnetosztrikciós, stb) közvetlen érintkezésben a környezettel, vagy azzal össze van kötve keresztül további linkek, ragasztással és munkatársai. Ábra. 1.
1 - elektromos jelgenerátor (a - impulzus, b - harmonikus, frekvenciánál nagyobb, mint 20 kHz);
2 - piezoelektromos radiátor, amelynek természetes frekvenciája nagyobb, mint 20 kHz;
3 - közepes, amelybe az impulzus (a) vagy a harmonikus (b) típusú ultrahangos jel sugárzik.
Az USA különböző gyakorlati alkalmazásai különböző frekvenciatartományokra vonatkozóan az 1. táblázatban láthatók.
1. Ultrahang / Ed. IP Golaynoy - M. Soviet Encyclopedia, 1979.
2. Ultrahangos átalakítók, Ed. E. Kikuchi .- M. Mir, 1972.
- akusztika
- amplitúdó
- akusztikus holográfia
- akusztikus áram
- hullám
- harmonikus hullám
- rugalmas hullám
- hypersound
- sugárnyomás
- szórás
- fényelhajlás
- hullámhossz
- egy hang
- akusztikus képalkotás
- hang gép
- intenzitás
- interferencia
- infrahang
- reflexiós koefficiens
- törésmutató
- átviteli együttható
- ponderomotoros erők
- szóródás
- ultrahang
- ultrahanghiba felismerés
- ultrahang diagnosztika
- ultrahangos kavitáció
- ultrahangos tisztítás
- ultrahangos erózió
- ultrahangos diszpergálás
- ultrahang fókuszálás
- ultrahangos frekvencia
Természettudományok szakasza: