Rezumatul ultrasunetelor

Eseu pe tema:

1 Surse de ultrasunete
- 1.1 Fluierul lui Galton
- 1.2 Fluier lichid ultrasonic
- 1.3 Sirena
2 Ultrasunete în natură
3 Aplicarea ultrasunetelor
- 3.1 Utilizarea diagnosticului de ultrasunete în medicină (ultrasunete)
- 3.2 Utilizarea terapeutică a ultrasunetelor în medicină
- 3.3 Taierea metalelor cu ultrasunete
- 3.4 Pregătirea amestecurilor prin ultrasunete
- 3.5 Aplicarea ultrasunetelor în biologie
- 3.6 Aplicarea ultrasunetelor pentru curățare
- 3.7 Aplicarea ultrasunetelor pentru purificarea culturilor de radacini
- 3.8 Aplicarea ultrasunetelor în ecolocație
- 3.9 Aplicarea ultrasunetelor în măsurarea debitului
- 3.10 Aplicarea ultrasunetelor în detectarea defectelor
- 3.11 Sudarea cu ultrasunete
- 3.12 Îndepărtarea căldurii și ultrasunetele
- 3.13 Aplicarea ultrasunetelor în galvanizare
literatură

Ultrasunete - vibrații sonore elastice de înaltă frecvență. Urechea umană percepe undele elastice care se propagă în mediu până la aproximativ 16-20 kHz; oscilațiile cu o frecvență mai mare sunt ultrasunetele (dincolo de limitele de audibilitate). De obicei, gama ultrasonică este considerată a fi o bandă de frecvență cuprinsă între 20.000 și 1 miliard de Hz. Vibrațiile sonore cu o frecvență mai mare se numesc hipersound. În lichide și solide, vibrațiile sonore pot atinge 1000 GHz

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 utilizate pe scară largă în diferite domenii ale fizicii, tehnologiei, chimiei și medicinei.

1. Surse de ultrasunete

Frecvența undelor cu ultrasunete de frecvență ultrasonică utilizate în industrie și biologie se află în intervalul mai multor MHz. Focalizarea acestor grinzi este realizată, de obicei, cu ajutorul unor lentile și oglinzi speciale de sunet. Un fascicul ultrasonic cu parametrii necesari poate fi obținut cu ajutorul unui convertor adecvat. Cele mai comune convertoare ceramice sunt titanitul de bariu. În acele cazuri în care puterea fasciculului cu ultrasunete este de importanță primară, se folosesc de obicei surse mecanice de ultrasunete. Inițial, toate undele ultrasonice au fost obținute mecanic (furculițe, fluiere, sirene).

Natura ultrasunete are loc atât ca o componentă a multor zgomot naturale (zgomotul vântului, cascada, ploaie, zgomotul role șindrilă mării, în sunet de fulgere, și așa mai departe. D.), iar printre sunete animale sălbatice. Unele animale utilizează unde ultrasonice pentru a detecta obstacolele, orientarea în spațiu.

Emițătorii cu ultrasunete pot fi împărțiți în două grupe mari. Primul include radiatoare-generatoare; fluctuațiile în ele sunt excitate din cauza prezenței obstacolelor în calea unui flux constant - un jet de gaz sau lichid. Al doilea grup de radiatoare este traductoare electroacustice; convertesc oscilațiile deja date ale tensiunii sau curentului electric într-o oscilație mecanică a unui corp solid, care emite undele acustice în mediul înconjurător.

1.1. Galton Whistle

Primul fluier ultrasonic a fost realizat în 1883 de către englezul Galton. Ecografia este creată aici 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 căreia (aproximativ 170 kHz) este determinată de mărimea duzei și buzei. Puterea fluierului Galton nu este mare. În general, este folosit pentru a oferi comenzi pentru instruirea câinilor și a pisicilor.

1.2. Fluier lichid ultrasonic

Cele mai multe fluiere cu ultrasunete pot fi adaptate pentru a lucra într-un mediu lichid. În comparație cu sursele electrice de ultrasunete, fluierele ultrasonice lichide nu sunt foarte puternice, dar uneori, de exemplu, pentru omogenizarea cu ultrasunete, ele au un avantaj semnificativ. Deoarece undele ultrasonice apar direct într-un mediu lichid, nu există pierderi de energie ale undelor ultrasonice în timpul trecerii de la un mediu la altul. Poate că cel mai de succes este designul unui fluier ultrasonic lichid, realizat de cercetătorii englezi Kottel și Goodman la începutul anilor 50 ai secolului XX. În el, fluxul de lichid sub presiune înaltă părăsește duza eliptică și se îndreaptă spre placa de oțel. Diferite modificări ale acestui design au devenit destul de răspândite pentru a obține medii omogene. Datorită simplității și stabilității designului său (doar o plăcuță oscilantă se descompune), astfel de sisteme sunt durabile și necostisitoare.

1.3. sirenă

Un alt tip de surse mecanice de ultrasunete este sirena. 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 rotiți rotorul, poziția orificiilor din el coincide periodic cu poziția găurilor de pe stator. Aerul comprimat este introdus în mod continuu în cameră, care scapă de el în acele momente scurte atunci 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.

2. Ultrasunete în natură

Liliecii folosind orientarea Ecoul noaptea, emit în care gura (Kozhanova - Vespertilionidae) sau o oglindă parabolică, având o formă de deschidere arc (potcoavă - Rhinolophidae) semnale de intensitate extrem de mare. La o distanță de 1 - 5 cm de cap a presiunii ultrasunetelor animal atinge 60 mbar, adică corespunde unei regiuni de frecvență de presiune acustică de contact audibil generată de picamer. Semnalele Echo de lilieci lor sunt capabili să perceapă, la o presiune de numai 0,001 mbar, care este de 10.000 de ori mai mică decât cea a semnalelor emise. Astfel, liliecii pot ocoli obstacole în timpul de zbor, chiar și în cazul în care semnalele sunt suprapuse pe interferența cu ultrasunete ecolocația cu o presiune de 20 mbar. Mecanismul acestei imunități ridicate de zgomot este încă necunoscut. Când lilieci localizare obiecte, de exemplu, întinsă vertical filamente, cu un diametru de 0,005 - 0,008 mm la o distanță de 20 cm (o jumătate deschidere aripă), un rol decisiv îl joacă în schimbare de timp și o diferență de intensitate între semnalele emise și reflectate. Potcoavă poate fi ghidat și doar cu o ureche (monouralno), care în mare măsură facilitată de mare atrii care se deplasează în mod continuu. Ei chiar pot compensa schimbarea de frecvență între semnalele emise și reflectate datorită efectului Doppler (obiect se apropie de ecoul este o frecvență mult mai mare decât semnalul transmis). Scăderea frecvenței în timpul zborului sonar astfel încât frecvența ultrasunetelor reflectate a rămas în zona de sensibilitate maximă a centrelor „auditive“, ele pot determina viteza de deplasare a propriei sale.

Pe timp de noapte, fluturii din familia ursului au dezvoltat un generator de zgomot ultrasonic, "bătând" liliecii care urmăresc aceste insecte.

Echolocarea este folosită pentru navigație, iar păsările sunt kozodos gras sau guaharo. Ei locuiesc în peșterile montane ale Americii Latine - de la Panama în nord-vest până la Peru în sud și Surinam în est. Trăind în întunericul pitch, kozodosul gras, totuși, s-au adaptat pentru a zbura cu stăpânire prin peșteri. Ele produc sunete moi, percepute de urechea umană (frecvența lor este de aproximativ 7000 Hertz). Fiecare clic durează una până la două milisecunde. Sunetul clicului se reflectă din zidurile temniței, din diferite proeminențe și obstacole și este perceput de audierea sensibilă a păsării.

Cetaceenii folosesc echolocarea cu ultrasunete in apa.

3. Aplicarea ultrasunetelor

3.1. Utilizarea diagnostică a ultrasunetelor în medicină (cu ultrasunete)

Datorită bunei răspândirea ultrasunete în țesutul uman moale, siguranța sa relativă în comparație cu raze X și ușurința de utilizare, comparativ cu imagistica prin rezonanta magnetica este utilizat pe scară largă pentru imagistica cu ultrasunete a organelor interne ale omului, în special în cavitatea abdominală și cavitatea pelviană.

3.2. Utilizarea terapeutică a ultrasunetelor în medicină

În plus față de utilizarea pe scară largă în scopuri de diagnosticare (vezi Ultrasunete), ultrasunetele sunt folosite în medicină ca remediu.

Ecografia are acțiunea:

anti-inflamator, absorbabil
analgezic, antispasmodic
îmbunătățirea cavitației permeabilității pielii

Phonoforeza este o metodă combinată, în care ultrasunetele și substanțele medicinale (medicamente și origine naturală) acționează asupra țesuturilor. Conduita substanțelor sub influența ultrasunetelor se datorează creșterii permeabilității epidermei și a glandelor cutanate, a membranelor celulare și a pereților vaselor pentru substanțele cu valoare moleculară mică, în special a bisfofitului. [1] Convenabilitatea fonoforezei medicamentelor și a substanțelor naturale:

substanța terapeutică nu este distrusă prin ultrasunete
sinergismului de ultrasunete și a agentului terapeutic

Indicatii Ultraphonophoresis Bishofit: osteoartrita, durerea de spate, artrita, bursita, epicondilită, heel spur, condițiile de după leziuni ale sistemului musculo-scheletice; Nevrită, neuropatie, radiculită, nevralgie, leziuni ale nervilor.

Se aplică gelul bishofit și micro-masajul zonei de impact se realizează de suprafața de lucru a radiatorului. Metoda labil comune la phonophoresis (la articulații UFPh, intensitate a coloanei vertebrale în regiunile cervicale -. 0,2-0,4 Watt / cm2 toracică și lombare - 0,4-0,6 W / cm2).

3.3. Taierea metalelor cu ultrasunete

La mașinile convenționale de tăiat metale, este imposibilă forarea unei găuri înguste de formă complexă, de exemplu sub forma unei stele cu cinci puncte, în partea metalică. Cu ajutorul ultrasunetelor este posibil, vibratorul magnetostrictiv poate găuri o gaură de orice formă. Dalta cu ultrasunete înlocuiește complet mașina de frezat. În același timp, o astfel de daltă este mult mai simplă decât o mașină de frezat și este mai ieftină și mai rapidă prelucrarea pieselor metalice decât cu o mașină de frezat.

Ecranul cu ultrasunete poate face chiar și filetarea în piese metalice, în sticlă, în rubin, în diamant. De obicei, firul este realizat, în primul rând, din metal moale, iar apoi partea este călită. Pe mașina cu ultrasunete, firul poate fi realizat în metal deja întărit și în cele mai grele aliaje. Același lucru cu ștampilele. De obicei, ștampila este întărită după terminarea atentă. Pe mașinile cu ultrasunete, abrazivul (pulberea de emulsie, corundă) din câmpul cu unde ultrasonice produce cel mai complicat tratament. Continuă să oscileze în domeniul ultrasunetelor, particulele de pulbere solidă tăiate în aliajul prelucrat și să taie o gaură de aceeași formă ca și biciul.

3.4. Pregătirea amestecurilor cu ultrasunete

Aparatul ultrasunete folosit pentru prepararea amestecurilor omogene (omogenizare). 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: sunt lacuri, vopsele, produse farmaceutice, produse cosmetice.

3.5. Aplicarea ultrasunetelor în biologie

Abilitatea ultrasunetelor de a rupe membranele celulare a găsit aplicații în cercetarea biologică, de exemplu, dacă este necesar, pentru a separa celula de enzime. Ecografia este folosită și pentru a distruge structurile intracelulare, cum ar fi mitocondriile și cloroplastele, pentru a studia relația dintre structura și funcțiile lor. O altă aplicație a ultrasunetelor în biologie este legată de capacitatea sa de a provoca mutații. Studiile efectuate în Oxford au arătat că ultrasunetele, chiar de mică intensitate, pot deteriora molecula ADN. [sursă nespecificată 107 zile] Crearea artificială și deliberată a mutațiilor joacă un rol important în creșterea plantelor. Principalul avantaj al ultrasunetelor față de alte mutagene (raze X, raze ultraviolete) este că este extrem de ușor de utilizat.

3.6. Aplicarea ultrasunetelor pentru curățare

În laboratoare și în producție, băile cu ultrasunete sunt utilizate pentru curățarea ustensilelor de laborator și a pieselor din particule mici. În industria de bijuterii, bijuteriile sunt curățate de particule fine de pastă de lustruire în băi ultrasonice. In secolul XX nineties planta Tomsk „RETON“ NPO a fost obținut de brevete și eliberat dispozitiv de spălare cu ultrasunete „Retona“, bazată pe acțiunea care este cu ultrasunete de joasa frecventa. Mai târziu, au apărut multe dispozitive cu ultrasunete pentru spălarea produselor textile. Frecvente pentru ei este principiul acțiunii: undele elastice de ultrasunete acționează asupra poluării, murdării cu ajutorul substanțelor tensioactive din fibrele de țesut.

3.7. Aplicarea ultrasunetelor pentru curățarea legumelor de rădăcină

În unele industrii, băile cu ultrasunete sunt utilizate pentru curățarea culturilor rădăcinilor (cartofi, morcovi, sfecla etc.) din particulele pământului.

3.8. Aplicarea ultrasunetelor în ecolocație

În industria pescuitului, ecolocarea cu ultrasunete este utilizată pentru detectarea peștilor de pește. Undele ultrasonice sunt reflectate din școlile de pește și vin la receptorul cu ultrasunete mai devreme decât valul ultrasonic reflectat din partea de jos.

3.9. Aplicarea ultrasunetelor în măsurarea debitului

Pentru a controla debitul și contabilitatea apei și lichidului de răcire din anii '60 ai secolului trecut, debitmetrele cu ultrasunete sunt utilizate în industrie.

3.10. Aplicarea ultrasunetelor în detectarea defectelor

Ecografia este bine distribuită în unele materiale, ceea ce face posibilă utilizarea acesteia pentru detectarea defectelor ultrasonice a produselor din aceste materiale. Recent, a fost dezvoltată direcția microscopiei cu ultrasunete, ceea ce face posibilă investigarea stratului subteran al unui material cu o putere de rezolvare bună.

3.11. Sudarea cu ultrasunete

Sudarea cu ultrasunete - sudura sub presiune, efectuată sub influența vibrațiilor cu ultrasunete. Acest tip de sudura este folosit pentru piese de îmbinare, care sunt dificil de căldură, sau juxtapunerea metale diferite sau metale cu pelicule puternice oxid (aluminiu, oțel inoxidabil, juguri permalloy, și așa mai departe. P.). Deci sudarea cu ultrasunete este folosită la fabricarea circuitelor integrate.

3.12. Înlăturarea căldurii și ultrasunetele

Există trei modalități de eliminare a radiației termice, a convecției și a conductivității termice. Și pe baza lor au fost dezvoltate multe dispozitive pentru eliminarea căldurii de la componente și sisteme electronice. Cea mai eficientă modalitate este, în primul rând, transferul de căldură prin interfețele a două materiale care sunt în contact strâns. Radiatoarele și disipatoarele de căldură sunt utilizate pentru a elimina căldura prin conductivitatea termică. 1

Producătorii de produse electronice, concentrându-se pe cerințele consumatorilor de astăzi, se străduiesc să îmbunătățească eficiența dispozitivelor și să reducă dimensiunea și greutatea acestora. Una dintre principalele sarcini care trebuie adresate designeri pentru a atinge obiectivele lor - este dezvoltarea unui sistem eficient de eliminare a căldurii, pentru a preveni supraîncălzirea produselor, ceea ce afectează negativ performanța și fiabilitatea acestora.

Pentru a elimina în mod eficient căldura, este necesar un contact strâns între materiale. Este extrem de important să nu existe goluri în stratul adeziv, care este, de obicei, un bun material de conducere a căldurii sau pastă termică. Formarea stratificărilor sau a altor formațiuni de aer agravează îndepărtarea căldurii și duce la supraîncălzirea produsului. Prin urmare, este foarte important să identificăm aceste defecte în timp.

3.13. Aplicarea ultrasunetelor în galvanizare

Ecografia este folosită pentru a intensifica procesele galvanice și pentru a îmbunătăți calitatea acoperirilor electrochimice.