Generacija ultrazvuka

& quot;super" karakter ultrazvuka proizlazi iz činjenice da donja granica njegovog frekvencijskog pojasa premašuje ljudski sluh, ali ako ga analizirate u smislu valne duljine, valna duljina ultrazvuka je zapravo kraća. Znanstvenici nazivaju udaljenost između dva susjedna vrha ili korita vala valnom duljinom. Valna duljina mehaničkih valova koje naše ljudske uši mogu čuti je 2cm~20m (2cm~20m). Stoga mehaničke valove valne duljine kraće od 2 cm nazivamo&ultrazvukom." Međutim, u praktičnim primjenama, mehanički valovi valne duljine ispod 3,4 cm (iznad 10000 Hz) mogu se smatrati ultrazvučnim istraživanjem. Valna duljina ultrazvuka koji se obično koristi za medicinsku dijagnozu je 10 μm ~ 350 μm.

Ultrazvuk je vrsta mehaničkog vala. Mora se oslanjati na medij za širenje i ne može postojati u vakuumu (kao što je prostor). Stoga ne možemo koristiti ultrazvuk u vakuumu, ali još uvijek možemo koristiti opremu koja se odnosi na elektromagnetske valove (uključujući radio valove, mikrovalove i infracrvene zrake). , Vidljivo svjetlo, ultraljubičaste zrake, X-zrake, gama zrake, itd.), korištenjem tehnologije elektromagnetskih valova.

U zraku se ultrazvučni valovi odnose na mehaničke valove valne duljine manje od 2 cm (na primjer, 1,7 cm, valna duljina 2 cm odgovara 17 000 Hz, 1,7 cm valna duljina odgovara 20 000 Hz, zapravo ne postoji fiksni standard, samo vrijednost koju je lako zapamtiti), a njena valna duljina je vrlo kratka. Niže od opće donje granice ljudskog sluha (2 cm), ljudi ovaj nečujni mehanički val nazivaju ultrazvukom, a valna duljina infrazvučnih valova općenito je duža od 20 metara (na primjer, 17 metara, 20m valna duljina odgovara 17Hz, 17m valna duljina odgovara 20Hz), više od gornje granice valne duljine sluha. U praktičnim primjenama, ultrazvučni valovi se često podudaraju s rasponom kratkovalnih zvučnih valova, a mehanički valovi s valnom duljinom kraćom od 3,4 cm (10000 Hz) mogu se smatrati ultrazvučnim istraživanjem.

Njegova valna duljina je mnogo kraća od običnih zvučnih valova, pa se može koristiti za rezanje, zavarivanje, bušenje itd. Zbog svoje kratke valne duljine ima mnoge karakteristike: prvo, anizotropiju širenja uzrokovanu kratkom valnom duljinom, a također i zbog njegova kratka valna duljina i slaba sposobnost difrakcije. Iako ima dobru anizotropiju, ima veliki gubitak u zraku i ne može se prenijeti. Daleko, slabo prodiranje, lako se raspršuje. Ultrazvuk se obično koristi u industriji i medicini za ultrazvučnu detekciju. Ultrazvuk, infrazvuk i zvučni zvuk su u biti isti. Zajedničko im je mehanički val, koji se obično širi u elastičnim medijima u obliku longitudinalnih valova. To je oblik širenja energije. Razlika je u ultrazvučnim valovima. Duga i kratka, može putovati duž ravne linije unutar određene udaljenosti s malo difrakcije i ima dobru anizotropiju. Međutim, u usporedbi s čujnim i infrazvukom, ima slabu prodornu moć i lako se raspršuje.

Zakoni širenja refleksije, loma, difrakcije i raspršenja ultrazvučnih valova u mediju ne razlikuju se bitno od zakona infrazvuka i zvučnih valova. Ali valna duljina ultrazvuka je vrlo kratka, svega nekoliko centimetara, čak i nekoliko tisućinki milimetra. U usporedbi s drugim valovima, ultrazvučni valovi imaju mnoge karakteristike: karakteristike širenja - valna duljina ultrazvučnih valova je vrlo kratka, a veličina običnih prepreka je mnogo puta veća od valne duljine ultrazvučnih valova. Stoga ultrazvučni valovi imaju slabu penetraciju, slabu difrakcijsku sposobnost i lako se raspršivanje. . Može se širiti u ravnoj liniji u homogenom mediju, ali je teško difraktirati. Što je valna duljina ultrazvučnog vala kraća, to je karakteristika očitija. Osim toga, prema Rayleighovom zakonu raspršenja, intenzitet raspršenog vala obrnuto je proporcionalan četvrtom stepenu valne duljine, a valna duljina ultrazvučnog vala je izrazito kratka. , Dakle, raspršivanje je vrlo ozbiljno i prodorna moć nije dobra. Kavitacija ─ ─ Kada se ultrazvučni val širi u mediju, postoji pozitivno i negativno izmjenično razdoblje. U pozitivnoj fazi, ultrazvučni val stišće molekule medija kako bi promijenio izvornu gustoću medija i povećao je; u fazi negativnog tlaka Kada su molekule medija rijetke i dalje raspršene, gustoća medija se smanjuje. Kada se na tekući medij primijeni dovoljno jak ultrazvučni val, prosječna udaljenost između molekula medija će premašiti kritičnu molekularnu udaljenost koja održava tekući medij konstantnim. Dolazi do loma i formiraju se mikromjehurići. Ove male šupljine se brzo šire i zatvaraju, uzrokujući nasilne sudare između čestica tekućine, što rezultira pritiscima od tisuća do desetaka tisuća atmosfera. Ova nasilna interakcija između čestica ima dobar učinak miješanja, tako da dvije tekućine koje se ne miješaju (kao što su voda i ulje) emulgiraju i ubrzavaju otapanje otopljene tvari. Različiti učinci uzrokovani djelovanjem ultrazvučnih valova u tekućini nazivaju se ultrazvučna kavitacija.