Princip i primjena ultrazvuka
Zakoni širenja refleksije, prelamanja, difrakcije i raspršenja ultrazvučnih talasa u medijumu se suštinski ne razlikuju od zakona čujnih zvučnih talasa. Ali talasna dužina ultrazvuka je vrlo kratka, svega nekoliko centimetara, čak i nekoliko hiljaditih delova milimetra.
Zakoni širenja refleksije, prelamanja, difrakcije i raspršenja ultrazvučnih talasa u medijumu se suštinski ne razlikuju od zakona čujnih zvučnih talasa. Ali talasna dužina ultrazvuka je vrlo kratka, svega nekoliko centimetara, čak i nekoliko hiljaditih delova milimetra.
Tehnička primjena ultrazvuka, ukratko, uglavnom uključuje dva aspekta:
(1) Ultrazvučni tretman. Ultrazvučni tretman uglavnom koristi svoje karakteristike snage i kavitaciju da promijeni ili ubrza promjenu određenih fizičkih, kemijskih, bioloških svojstava ili stanja tvari. Upotreba jakih ultrazvučnih talasa za obradu, ultrazvučno čišćenje, ultrazvučno zavarivanje, ultrazvučnu emulgaciju, ultrazvučno drobljenje, ultrazvučno otplinjavanje, ultrazvučni tretman, ultrazvučno tretiranje semena, 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, merenje debljine, merenje udaljenosti, medicinska dijagnoza i snimanje. U industrijskoj proizvodnji, metoda ultrazvučnog prijenosa se često koristi za nedestruktivnu detekciju proizvoda. Ultrazvučni talas koji emituje ultrazvučni generator može prodreti u uzorak koji se testira i primiti ga prijemnik na suprotnoj strani. Ako postoji defekt unutar uzorka, ultrazvučni talas će se reflektovati na defektu. U ovom trenutku, prijemnik na suprotnoj strani ne može primiti ili ne može primiti sve ultrazvučne signale koje emituje generator. Na taj način moguće je otkriti da li postoje 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, on će se reflektirati i prenijeti. Ultrazvučni talasi koji se prenose u organe će se reflektovati i ponovo prenositi kada naiđu na interfejs. Ultrazvučni prijemnik posebno prima reflektovane talase svaki put. Medicinsko osoblje može razumjeti veličinu i lokaciju organa i njihovih unutrašnjih lezija na osnovu vremenskog intervala i jačine talasa svakog primljenog reflektovanog talasa. U poređenju sa zvučnim talasima, ultrazvučni talasi imaju mnogo čudnih karakteristika:
1. Kavitacija - kada se ultrazvučni talasi šire u tečnosti, male šupljine će se stvoriti u tečnosti zbog nasilne vibracije čestica tečnosti. Ove male šupljine se brzo šire i zatvaraju, uzrokujući nasilne sudare između čestica tečnosti, što rezultira pritiscima od hiljada do desetina hiljada atmosfera. Ova nasilna interakcija između čestica će uzrokovati da temperatura tekućine naglo poraste i ima dobar efekat miješanja, tako da dvije tekućine koje se ne miješaju (kao što su voda i ulje) emulgiraju i ubrzavaju otapanje otopljenih tvari. hemijska reakcija. Različiti efekti uzrokovani djelovanjem ultrazvučnih valova u tekućini nazivaju se ultrazvučna kavitacija.
2. Karakteristike snage - kada se zvuk širi u vazduhu, on gura čestice u vazduhu da vibriraju napred-nazad i rade na česticama. Snaga zvučnog talasa je fizička veličina koja izražava brzinu rada zvučnog talasa'. Pod istim intenzitetom, što je veća frekvencija zvučnog vala, to je veća snaga. Zbog visoke frekvencije ultrazvučnih talasa, snaga ultrazvučnih talasa je veoma velika u poređenju sa običnim zvučnim talasima.
3. Karakteristike širenja - talasna dužina ultrazvučnih talasa je veoma kratka, a veličina običnih prepreka je višestruko veća od talasne dužine ultrazvučnih talasa. Zbog toga je moć difrakcije ultrazvučnih talasa veoma slaba. Može se širiti pravolinijski u jednoličnoj sredini. Što je kraća talasna dužina ultrazvučnih talasa, ova karakteristika je izuzetnija.
