ULTRASOUND - valuri elastice de înaltă frecvență. Urechea umană percepe undele elastice care se propagă în mediu cu o frecvență de aproximativ 16 000 de oscilații pe secundă (Hz); oscilațiile cu o frecvență mai mare sunt ultrasunetele (dincolo de limitele de audibilitate). De obicei, gama ultrasonică este considerată a fi o bandă de frecvențe de la 20.000 la câteva miliarde de hertzi. Deși existența unor oameni de știință cu ultrasunete a fost cunoscută de foarte mult timp, utilizarea sa practică în știință, tehnologie și industrie a început relativ recent. Acum ultrasunetele sunt folosite pe scară largă în diferite metode fizice și tehnologice.
Sonar. La sfârșitul primului război mondial, a apărut unul dintre primele sisteme ultrasonice practice pentru detectarea submarinelor. Faza de radiație ultrasonică poate fi direcționată brusc și direcția spre această țintă poate fi determinată de semnalul (semnalul ecou) reflectat de țintă. Măsurarea timpului de deplasare a semnalului către și de la țintă determină distanța până la țintă. Până în prezent, un sistem numit sonar sau sonar a devenit un mijloc integrat de navigație. Dacă trimiteți radiația cu ultrasunete pulsată spre partea de jos și măsurați timpul dintre trimiterea impulsului și întoarcerea acestuia, puteți determina distanța dintre emițător și receptor (), adică adâncime. Bazat pe aceste sisteme complexe de înregistrare automată sunt folosite pentru a desena hărțile de pe fundul mărilor și oceanelor, precum și a paturilor râurilor. Sistemele de navigație adecvate ale submarinelor nucleare le permit să facă tranziții sigure chiar și sub gheață polară.
defectoscopie. pulsuri ultrasonice Sensing aplicate la studii ale proprietăților diferitelor materiale și produse din acestea. Străpungerea în solide astfel impulsuri sunt reflectate de granițele lor, precum și din diferite entități străine în grosime medie studiate, cum ar fi carii, fisuri și altele. Indicând locația lor. Cu ultrasunete „controale“ materialul fără a provoca deteriora. Astfel de metode non-distructive verificate calitatea pieselor forjate din oțel masiv, blocuri de aluminiu, șine, mașini de suduri.
Debitmetru cu ultrasunete. Principiul de funcționare al acestui dispozitiv se bazează pe efectul Doppler. pulsuri cu ultrasunete sunt direcționate în aval și în amonte alternând. Viteza semnalului apoi constă în viteza de propagare a ultrasunetelor în debitele medii și, atunci aceste valori sunt scăzute. Impulsurile rezultate defazaj în cele două ramuri ale circuitului de măsurare înregistrează echipamentele electronice, și ca rezultat se măsoară debitul, și din ea, iar viteza de masă (debitul). Contorul nu modifică debitul de fluid și poate fi aplicată să curgă într-un circuit închis, de exemplu, pentru studii ale fluxului sanguin în sistemul de aortă sau răcirea unui reactor nuclear și pentru a deschide fluxul, cum ar fi un râu.
Brazare cu ultrasunete. Cavitația, cauzată de valurile ultrasonice puternice în topitură de metal și distrugerea filmului de oxid din aluminiu, permite lipirea cu lipit de staniu fără flux. Produsele fabricate din metale lipite cu ultrasunete au devenit bunuri industriale comune.
Prelucrarea cu ultrasunete. Energia ultrasunetelor este utilizată cu succes în prelucrarea pieselor. Deoarece această metodă vă permite să manipulați materiale foarte dure și fragile - sticlă, ceramică, carbură de tungsten, oțel călit. Industria utilizează, de asemenea, numeroase echipamente ultrasonice diferite pentru curățarea suprafețelor de cristale de cuarț și sticlă optică, rulmenți cu bile de precizie mici, îndepărtarea burghiurilor din părțile mici.
Utilizate pe scară largă cu ultrasunete pentru a prepara amestecuri omogene. Totuși, în 1927, cercetătorii americani Limus și Wood a constatat că, dacă cele două lichide nemiscibile (de exemplu, ulei și apă) este drenat într-un pahar și supus la iradiere cu ultrasunete, emulsia se formează în paharul de laborator, și anume, ulei fin în suspensie de apă. Astfel de emulsii joacă un rol important în industrie: ea vopsele, lacuri, produse farmaceutice, produse cosmetice.
Aplicații în biologie și medicină. Faptul ca ultrasunetele lucreaza in mod activ pe obiecte biologice (de exemplu, ucide bacteriile), timp de peste 70 de ani cunoscut. Cu ultrasunete sterilizatoare instrument chirurgical sunt folosite în spitale și clinici. Aparat electronic cu un fascicul de ultrasunete de scanare servește pentru a detecta tumori in creier si diagnostic este folosit in neurochirurgie pentru a inactiva anumite parti ale creierului prin concentrat puternic de inalta frecventa (aproximativ 1000 KHz) fascicul. Dar cele mai utilizate pe scară largă în terapia cu ultrasunete - în tratamentul lumbago, mialgie și contuzii, deși nu există încă un consens cu privire la mecanismul specific al efectului ultrasunete asupra organelor bolnave in randul medicilor. oscilații de înaltă frecvență cauzează încălzirea internă a țesutului, urmat de un masaj poate micro.
Detectarea și măsurarea cu ultrasunete. Presiunea unui val ultrasonic depășește presiunea unui val de sunet obișnuit de mii de ori și este ușor detectată cu microfoane în aer și hidrofoane în apă. Aceasta permite utilizarea ultrasunetelor pentru detectare și măsurare. De exemplu, un interferometru cu ultrasunete.
Generarea undelor ultrasonice. Ecografia poate fi obținută din surse mecanice, electromagnetice și termice. Radiatoarele mecanice sunt de obicei de diferite tipuri de sirene intermitente. În aer, acestea emite vibrații de până la câteva kilowați la frecvențe de până la 40 kHz. Undele ultrasonice în lichide și solide sunt de obicei excitate de traductoare electroacustice, magnetostrictive și piezoelectrice.
Sirena este una dintre soiurile de surse mecanice cu ultrasunete. Are o capacitate relativ mare și este folosit în camioane de poliție și pompieri. Toate sirenele rotative constau dintr-o cameră, închisă cu un disc (stator) deasupra, în care se face un număr mare de găuri. Același număr de găuri este prezent și pe discul rotativ din interiorul camerei - rotorul. Când rotorul se rotește, poziția găurilor în el coincide periodic cu poziția găurilor de pe stator. Camera este alimentată în mod continuu cu aer comprimat, care scapă din ea în acele momente scurte, când găurile de pe rotor și stator coincid. Principala sarcină în fabricarea sirenelor este, în primul rând, de a face cât mai multe găuri în rotor și, în al doilea rând, de a atinge o viteză mare de rotație. Cu toate acestea, este foarte dificil să se îndeplinească practic ambele aceste cerințe.
Fluierul lui Galton. Primul fluier ultrasonic a fost realizat în 1883 de către englezul Galton. Ecranul ultrasonic este creat ca un sunet înalt pe vârful unui cuțit, când primește un curent de aer. Rolul unei astfel de margini în fluierul lui Galton este jucat de "buză" într-o cavitate mică de rezonanță cilindrică. Gazul, trecut sub presiune ridicată printr-un cilindru gol, lovește împotriva acestei "buze"; apar oscilații, frecvența cărora (aproximativ 170 kHz) este determinată de dimensiunea duzei și a buzei. Puterea fluierului Galton nu este mare. În general, este folosit pentru a da comenzi atunci când antrenează câini.
1. Baulan I. În spatele barierei de audibilitate. M. 1971
2. I. Khorbenko. Sunet, ultrasunete, infrasound. M. 1986
3. Agranath B.A. și altele. Bazele fizicii și ingineria ultrasunetelor. M. 1987
Mai mult de lucru pe fizică
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: