Crearea de vibrații și valuri elastice, a căror frecvență depășește suprafața sunetului audibil (perceput de om)
Generarea de ultrasunete (de la generația latină) - crearea de vibrații și valuri elastice, a căror frecvență depășește suprafața sunetului sonor perceput de om.
Ultrasunete (US) - unde elastice cu o frecvență mai mare de „20 kHz. radiație cu ultrasunete se datorează convertind electromecanica un semnal electric în semnal armonic sau puls elastic sau prezența unor obstacole în calea fluxului continuu de gaz sau lichid (fluier și sirene). KM este prezent în natură ca parte a spectrului multor zgomote naturale pot fi generate de unele animale și păsări. Limita inferioară a KM - frecvență, care îl separă de domeniul sunetului audibil este în mare măsură convențională, așa cum este determinat de caracteristicile subiective ale auzului uman. In literatura de specialitate, pentru a evita ambiguitatea, valoarea de prag pentru frecvențele ultrasonice iau în mod tipic kHz frecvență de 20. Limita superioară a frecvenței ultrasonice datorită naturii fizice a undelor elastice care se pot propaga într-un suport material, cu condiția ca lungimea de undă este mult mai mare decât drumul liber de molecule într-un gaz sau distanțele interatomice în lichide sau solide. Astfel, în gazele superioare de frecvență limită de ordinul ultrasonică de 10 9 Hz, în timp ce în lichide și solide - Oct. de 12 - Oct. 13 Hz. Undele elastice cu o frecventa de 9-10 octombrie 13 Hz sunt numite hipersonic.
Valurile americane ca valuri elastice prin natura lor nu diferă de valurile elastice ale intervalelor sonore sau infrasonice. Propagarea lor este descrisă de ecuațiile generale ale undelor. În gaze și lichide se propagă doar valuri longitudinale, iar în solide - unde longitudinale și transversale. Legile reflexiei sunetului, refracția sunetului, refracția sunetului, difracția sunetului, interferența undelor sunt de asemenea aplicabile la ultrasunete. Atunci când undele ultrasonice se propagă în mediu, atenuarea lor are loc datorită absorbției și împrăștierii. În medii foarte neomogene și limitate, are loc dispersia vitezei undelor ultrasonice. Mai jos vom lua în considerare caracteristicile specifice ale SUA.
Caracteristicile vibrațiilor cu ultrasunete se datorează frecvențelor sale relativ ridicate și lungimilor de undă corespunzătoare. Astfel, lungimile de undă ale ultrasunetelor variază, în funcție de frecvență, de la câțiva centimetri în apropierea limitei inferioare a intervalului US la 10 -5 cm - pentru frecvențele hipersonice. Datorită dimensiunii lungimii de undă, procesul de propagare a undelor ultrasonice are un caracter de raze. Parametrul care determină gradul de deviere a modelului de undă de la cel geometric (pentru care trebuie luate în considerare efectele de difracție) are forma:
P = sqrt (l r r) ¤ D
unde l este lungimea de undă;
r este distanța de la punctul de observație la obiect;
D este dimensiunea caracteristică a obiectului.
Chiar și cu o valoare relativ mică de D pentru intervalele de frecvență de mijloc și de înaltă frecvență, parametrul cu ultrasunete P este mic. Astfel, căderea pe obstacolele majore, defectele sau neomogenitățile mediului, fasciculul cu ultrasunete reflectă reflecția regulată și refracția. Atunci când o rază ultravioletă atinge un mic obstacol, apare o undă împrăștiată, ceea ce face posibilă detectarea unor neomogenități foarte mici în mediu - aproximativ 0,1 și 0,01 mm. Această caracteristică a SUA a găsit o aplicație largă în diagnosticarea cu ultrasunete și detectarea defectelor.
Reflecția și împrăștierea ultrasunetelor prin neomogenitățile din mediu permit să formeze un suport optic opace imagini acustice ale obiectelor cu ajutorul unor sisteme de focalizare ultrasonice la fel cum se face cu ajutorul razelor de lumină. Este utilizat pentru focalizare cu ultrasunete lentile acustice, dispozitive reflectorizante și emițători formă concavă; dimensiunea acestor dispozitive ar trebui să fie mult mai mare decât lungimea de undă. Concentrându-se de ultrasunete face posibilă nu numai pentru a obține imagini de sunet în sisteme de imagistică acustică și holografie acustic, dar, de asemenea, să se concentreze energia sonică pentru a crea o intensitate mare a mediului de sunet, care are aplicații practice în multe sisteme și procese tehnice (a se vedea. „Exemple folosind tehnica“).
O caracteristică importantă este capacitatea de a primi de mare intensitate cu ultrasunete la un nivel relativ mic amplitudinile deplasărilor vibraționale, deoarece amplitudinea intensitatea este proporțională cu pătratul frecvenței. În consecință, cu creșterea frecvenței parțiale și efecte neliniare în câmp ultrasonic-TION de intensitate mare. În special, se poate dezvolta un debit acustic care este mic în comparație cu viteza de vibrație a particulelor. Cu frecvență în creștere, radiații crește presiunea, mărimea căreia este proporțională cu intensitatea ultrasunetelor. In corpul uman, fiind în domeniul ultrasonică-TION de intensitate ridicată act acustic forțe ponderomotive și origine hidrodinamic, care sunt proporționale cu pătratul vitezei particulelor. Cel mai important efect neliniar în domeniul ultrasunetelor TION este cavitatie acustic. Efecte înrudite au efecte diferite asupra substanței: distrugerea are loc într-un lichid solide (eroziune cavitație), fluid de amestec are loc, reducând vâscozitatea acestuia, inițiată sau accelerată prin diferite procese fizice și chimice.
Timp de inițiere (log t o de la -12 la -4);
Timpul existenței (log t c de la -10 la 10);
Timp de degradare (log t d de la -11 la -3);
Timpul dezvoltării optime (log t k de la -3 la 3).
Implementarea tehnică a efectului
Realizarea tehnică a efectului
Pentru a iniția ultrasunete într-un mediu solid, lichid sau gazos este suficientă pentru a obține orice regiune a mediului dintr-o stare de echilibru - să provoace deformarea elastică prin conversia electromecanică un semnal electric de frecvență ultrasonică, sau acționând în acest domeniu al unui puls scurt, al cărui spectru cuprinde componente -vye cu ultrasunete. Sursa de perturbație inițială poate fi, de exemplu, orice tip traductor electroacustic (piezoelectrice, magnetostrictive, etc.), în contact direct cu mediul sau este conectat la acesta prin legături suplimentare, lipire și colab. Fig. 1.
1 - generator de semnal electric (a - impuls, b - armonic cu frecvență mai mare de 20 kHz);
2 - radiator piezoelectric cu frecvență naturală mai mare de 20 kHz;
3 - mediu în care este radiat semnalul ultrasonic al tipului de impuls (a) sau armonic (b).
O varietate de aplicații practice ale SUA pentru diferite intervale de frecvență sunt prezentate în tabelul 1.
1. Ultrasunete / Ed. IP Golaynoy - Enciclopedia Sovietică, 1979.
2. Traductoare cu ultrasunete, Ed. E. Kikuchi. - M. Mir, 1972.
- acustică
- amplitudine
- acustică holografie
- curent acustic
- val
- armonic
- elastice elastice
- hypersound
- presiunea radiațiilor
- dispersare
- difracție
- lungime de undă
- un sunet
- imagistică acustică
- sunet mașină
- intensitate
- amestec
- infrasunete
- coeficient de reflexie
- indicele de refracție
- coeficientul de transmisie
- forțe ponderomotive
- imprastiere
- ultrasunete
- diagnosticarea defectelor ultrasonice
- diagnosticarea cu ultrasunete
- cavitația cu ultrasunete
- curățarea cu ultrasunete
- eroziunea cu ultrasunete
- dispersie ultrasonică
- ecografie cu ultrasunete
- frecvența ultrasonică
Sectiile de stiinte naturale:
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: