Principiile de bază ale ultrasunetelor

Data: 06 iunie 2018

Ultrasunetele fac parte din undele sonore, urechea umană nu poate auzi undele sonore, frecvența este mai mare de 20 KHz, acestea și undele sonore sunt comune, care sunt derivate din material și vibrații și sunt transmise doar în mijloc; În același timp, există și pe scară largă în natură, multe animale pot transmite și primi ultrasunete, dintre care majoritatea liliecilor sunt excepționali, folosesc ecoul ultrasunetelor în zbor scăzut și pot prinde mâncare în întuneric. Dar ultrasunetele au și proprietăți speciale, cum ar fi frecvențe mai mari și lungimi de undă mai mici, deci este similar cu undele luminoase cu lungimi de undă mai mici.

ultrasunetelor

Unda cu ultrasunete este o undă elastică de vibrație mecanică care are unele caracteristici în comparație cu sunetul sonor. Accelerația vibrațiilor la punctul de masă al mediului de transmisie este foarte mare. Cavitația are loc într-un mediu lichid atunci când intensitatea ultrasunetelor atinge o anumită valoare.

Caracteristicile fasciculului

Undele sonore dintr-o sursă sonoră se mișcă într-o direcție (slabă în alte direcții) numită fascicul. Datorită lungimii lor de undă scurte, undele ultrasonice prezintă un fascicul concentrat de radiații care se mișcă într-o anumită direcție pe măsură ce trece printr-o deschidere mai mare decât lungimea de undă. Datorită direcției puternice a ultrasunetelor, informațiile pot fi colectate. De asemenea, atunci când diametrul obstacolului este mai mare decât lungimea de undă în direcția propagării cu ultrasunete, o „umbră sonoră” va fi generată „în spate”. Sunt ca lumina care trece prin găuri și obstacole, astfel încât undele ultrasonice au caracteristici ale fasciculului similare undelor luminoase.

Calitatea fasciculului unei unde ultrasonice este de obicei măsurată prin mărimea unghiului de deviere (de obicei)

Aceasta este prezentată ca un acetabul semitransmițător. Adoptarea unei surse de sunet verticale cu un piston rotund ca exemplu determină mărimea acesteia

Principiile de bază ale ultrasunetelor

Principiile de bază ale ultrasunetelor (4 fotografii)

Diametrul corespunzător (D) al sursei sonore și lungimea de undă a undei sonore sunt prezentate mai jos. Astfel, pentru a face corpul sonor să emită o ultrasunete bună, trebuie să faceți theta. Unghiul este cât mai mic posibil spasm direct, emițătorul D (sursa) trebuie să fie mare sau frecvența f trebuie să fie, de asemenea, ridicată pentru a fi declanșată, altfel se va recupera. Deoarece lungimea de undă a ultrasunetelor este mai mică decât lungimea de undă a sunetului, deci există caracteristici sonore mai bune ale undei sonore, cu cât frecvența ultrasunetelor este mai mare, cu atât lungimea de undă este mai mică, caracteristicile de reproducere sunt semnificative într-o anumită direcție.

Caracteristici de absorbție

Pe măsură ce undele ultrasonice se deplasează în diferite medii, odată cu creșterea distanței de împrăștiere, intensitatea ultrasunetelor se va slăbi treptat și energia va fi consumată treptat. Acest tip de energie este absorbită de mass-media, care se numește absorbție acustică. 1845 Stoke. GG) Găsit: când undele sonore prin lichid, datorită mișcării relative a particulei lichide și fricțiunii interne (adică efectului vâscos), duc la absorbția sonoră, care se face prin fricțiunea internă a lichidului mediu sau vâscos atunci când se absoarbe formula sonoră. De asemenea, când undele sonore se deplasează printr-un mediu lichid, temperatura zonei de compresie va fi mai mare decât temperatura medie. Dimpotrivă, temperatura este mai mică decât temperatura medie a zonei rare, datorită transferului de căldură dintre compresie și partea rar a undelor sonore la schimbul de căldură, reducând astfel energia acustică în 1868. Kirchhoff (Kirchhoff g.) cauzată de absorbția fonică a formulei de conductivitate termică.

Se poate observa că coeficientul de absorbție a este proporțional cu pătratul frecvenței undei sonore și, atunci când frecvența este crescută de 10 ori, coeficientul de absorbție este crescut de 100 de ori. Adică, cu cât frecvența este mai mare, cu atât este mai mare absorbția, astfel încât distanța de propagare a undei sonore este mai mică. În gaze, Einstein a propus în 1920 din dispersia audio a frecvenței să determine viteza de reacție a gazului legat, încurajând astfel adoptarea mecanismului de relaxare termică moleculară a gazului, care se extinde la lichid, deoarece moleculele din mediu sunt formate din coliziuni între molecule, relaxare. Deci undele sonore de joasă frecvență pot parcurge distanțe mari în aer, iar undele sonore de înaltă frecvență se descompun rapid în aer.

În cazul solidelor, absorbția sunetului depinde în mare măsură de structura reală a solidelor.

Motivul pentru acest lucru este de a vedea câteva dintre motivele diferitelor medii de absorbție a sunetului, dar principalul motiv este că vâscozitatea medie, conductivitatea termică, structura reală a mediului și mediul dinamicii microscopice cauzate de efectul de relaxare, etc. ., în procesul de absorbție a sunetului, mediul se schimbă cu frecvența sunetului. O undă ultrasonică este o undă sonoră de înaltă frecvență atunci când se propagă în același mediu pe măsură ce crește frecvența, crește energia absorbită de mediu. De exemplu, frecvența este

Raportul energiei absorbite de ultrasunete Hz în aer este

Undele sonore de Hz sunt de 100 de ori mai mari. Pentru aceeași frecvență de transmisie cu ultrasunete datorită mediilor diferite. De exemplu, atunci când este înmulțit în gaz, lichid și solid, absorbția acestuia este cea mai puternică, mai slabă și mai mică. Deci undele ultrasonice parcurg cea mai mică distanță în aer.

Când undele ultrasonice se propagă în același mediu, intensitatea acustică scade odată cu creșterea distanței datorită absorbției mediului, care este atenuarea undelor sonore.

Când intensitatea inițială a undei ultrasonice este J0, după o distanță de x metri, intensitatea acesteia este

Joe Joe - 2 top = "

Când a este coeficientul de absorbție (coeficient de atenuare).

Coeficientul de absorbție al undelor sonore în diferite medii poate fi obținut de sus.

Din aceasta se poate observa că forța ultrasonică scade exponențial. De exemplu, intensitatea unei unde ultrasonice cu o frecvență de 106Hz va fi redusă la jumătate după ce părăsește sursa de sunet și trece 0,5 metri în aer. Călătorește în apă, va fi de 500 de milioane de mile înainte de a fi pe jumătate mai puternic.

Se poate observa că distanța parcursă în apă este de 1000 de ori distanța parcursă în aer. Cu cât frecvența este mai mare, cu atât decaderea este mai rapidă. Dacă un ultrasunet cu o frecvență de 1011 Hz este transmis prin aer, acesta va dispărea fără urmă în momentul în care părăsește sursa de sunet. În lichidele vâscoase, ultrasunetele sunt absorbite mai repede. De exemplu, la 200 ° C, intensitatea unei frecvențe ultrasonice de 300 kHz este redusă la jumătate. Doar 0,4 m grosime de aer este suficientă

În apă va trece prin 440 de metri. În uleiul transformatorului, acesta se extinde la aproximativ 100 de metri. În parafină se răspândește la aproximativ 3 metri. De aceea, materialele mari (cauciuc, bakelită, asfalt) sunt izolați buni pentru sunetul cu ultrasunete.

Undele ultrasonice transmit mult mai multă energie decât sunetele. Deoarece atunci când undele sonore ajung la un anumit material, datorită influenței undei sonore, moleculele din material urmăresc și vibrațiile, frecvența vibrațiilor și frecvența acustică sunt aceleași, deci frecvența vibrațiilor moleculare pentru a determina rata de vibrație moleculară, cu cât frecvența este mai mare, cu atât viteza este mai mare. Astfel, moleculele substanțelor prin vibrații și energie, energia este în continuare legată de masa moleculelor, iar moleculele sunt proporționale cu pătratul vitezei vibraționale, iar viteza vibrațională este legată de frecvența vibrațională moleculară, deci cu cât frecvența este mai mare de unde sonore, și anume materialul primește o energie mai mare a moleculelor. Undele ultrasonice sunt mult mai frecvente decât undele sonore, deci dau mai multă energie moleculelor materiale. Acest lucru arată că ecografia în sine poate fi

Pentru a furniza problema cu suficientă energie.

Urechea umană normală poate auzi unde sonore de joasă frecvență și energie scăzută. De exemplu, vocea puternică este de aproximativ 50uW/cm2. Dar undele ultrasonice au mult mai multă energie decât undele sonore. De exemplu, frecvența este

Vibrația cu ultrasunete a Hz are aceeași energie de amplitudine și frecvență

Undele Hz vibrează de un milion de ori mai multă energie, deoarece energia undelor sonore este proporțională cu pătratul frecvenței. Se poate vedea că aceasta este în principal energia enormă mecanică a undei ultrasonice

Punctul de masă al materiei creează o accelerație mare.

În timpul funcționării normale, volumul normal al sunetului difuzorului este

L/cm2. Arma a tras puternic

L/cm2. Sunetul cu volum moderat face ca punctul de masă al apei să obțină doar câteva procente din accelerația gravitației (980cm/s2), deci nu va afecta apa. Cu toate acestea, dacă ultrasunetele sunt aplicate pe apă, accelerația punctului de apă poate fi de sute de mii sau chiar de milioane de ori mai mare decât cea a forței, deci va fi

Punctul de apă duce la mișcare rapidă. Acesta joacă un rol important în extracția cu ultrasunete.

Cavitația este un fenomen fizic comun în lichide. Într-un lichid datorat unui efect fizic, cum ar fi curentul turbionar și ultrasunetele pentru unele părți ale lichidului formează presiune negativă locală, provocând astfel o fractură de fluid sau o interfață dură, formând o cavitate mică sau bule de aer. Cavitația sau bulele în lichid într-o stare instabilă, se naște, procesul de dezvoltare, apoi închis rapid, atunci când închid rapid explozia, creează o undă de șoc, fac ca zona locală să aibă o presiune mare. O astfel de cavitație apare atunci când se formează bule sau bule într-un lichid și apoi se închid rapid.

Pentru procesul principal de cavitație și diferența dintre cavitație și fierbere pe scurt, după cum urmează: atunci când lichidul la încălzire sub presiune constantă sau temperatură constantă prin metoda statică sau dinamică sub presiune redusă, se poate realiza 茌 cavitatea lichidului sau cavitatea umplută cu găuri de gaz) ele a început să apară și să se dezvolte, apoi să se închidă. Dacă această afecțiune este cauzată de o creștere a temperaturii, se numește „fierbere”. Dacă temperatura este practic constantă și presiunea locală scade, se numește „cavitație”.

Din procesul principal de cavitație airbag se poate observa că cavitația are următoarele caracteristici: cavitația este un fenomen care apare într-un lichid care nu va apărea într-un mediu normal. Cavitația este rezultatul decompresiei lichide, astfel încât cavitația poate fi controlată prin controlul gradului de decompresie. Cavitația este un fenomen dinamic care implică dezvoltarea și închiderea cavitației.

Cavitația cu ultrasunete este o multiplicare puternică cu ultrasunete într-un fluid cauzată de un fel de fenomen fizic special, este, de asemenea, producerea de cavități fluide goale cauzate, crescute, comprimate, închise, sărind mișcări repetitive ale unui anumit proces fizic. Presiunea locală ridicată generată de înfundarea balonului atunci când este închisă, la temperatură ridicată datorită câmpului sonor de frecvență, intensității sunetului și tensiunii de suprafață a lichidului, vâscozității și efectelor de mediu și temperatură ale presiunii, ca particule lichide din miezul gazului în câmpul sonor sub acțiunea reacției poate fi moderat, poate fi puternic. Prin urmare, cavitația sonoră este împărțită în starea de echilibru și cavitația tranzitorie.

Cavitația stabilă se referă la comportamentul dinamic al bulelor de cavitație care conțin gaze și vapori. Acest proces de cavitație apare de obicei atunci când intensitatea sunetului este mai mică de 1 W/cm2. Bulele de cavitație vibrează mult timp și rezistă la mai multe unde sonore. Bulele de aer vibrante din câmpul sonor, datorită extinderii suprafeței bulei decât la comprimarea celor mari, se propagă și se extind către gazele din interiorul bulei, extinzându-se spre exteriorul bulei, mai mult decât în procesul de compresie.vibrația crește. Când amplitudinea vibrațiilor este suficient de mare, bula se va schimba de la starea de echilibru la cavitație tranzitorie și apoi se va prăbuși.

Studiul cavitației cu ultrasunete, început în anii 1930, descoperit la Monnesco și Frenzel sonoluminescența (SL), cauzat de utilizarea luminii, a provocat studiul mișcării bulelor de cavitație cu ultrasunete și studiul efectului principal. Aceștia folosesc bule de cavitație cu ultrasunete care măsoară într-un lichid pentru a studia „cavitația cu mai multe bule”. Cheng-hao Wang, de-Jun Zhang al Academiei de Științe din China, în 1960, a trebuit să se închine sub îndrumarea unui academician, tipul de putere folosit pentru a studia metoda procesului deplin de mișcare a unui balon de cavitație și experimentul transformat că radiația de cavitație și radiația electromagnetică în timpul închiderii cu bule au studiat și cavitația

Efecte emulsionante și mecanice. În anii 1980, Statele Unite Gaitan și Crum, folosind tehnologia de levitație acustică, vor fi bule unice „închise” într-un container care stă pe valul câmpului, în zona abdominală, cu un proces pulsatoriu de cavitație ciclică a câmpului ultrasonic. Și măsurare. Aceste rezultate oferă o bază teoretică pentru aplicarea ultrasunetelor în industrie, agricultură, medicină și alte domenii, precum și condiții pentru măsurarea cavitației cu ultrasunete.

Măsurarea intensității cavitației

Conform unui raport privind intensitatea curentă a cavitației cu ultrasunete nu este o metodă absolută de măsurare, dar aplicarea ultrasunetelor în efectul efectiv în anumite privințe are o relație directă cu intensitatea cavitației, deci căutați modalități de măsurare a forței cavitației este important în aplicarea practică. Și intensitatea cavitației și a bulei de cavitație nu se închide doar atunci când presiunea de dimensiune, numărul de bule de cavitație pe unitate de volum este asociată și cu diferite tipuri de bule de cavitație, deci numai intensitatea relativă poate fi măsurată. În prezent, este studiat în principal în ceea ce privește curățarea cu ultrasunete pentru a măsura direct efectul curățării cu ultrasunete, iar metodele sunt următoarele:

Metoda de coroziune: va avea o grosime de aproximativ 20 mm aluminiu, tablă sau folie de plumb în câmpul sonor la o anumită distanță, coroziunea carierei, într-o anumită perioadă de timp, în funcție de coroziune, greutatea probei pentru a măsura intensitatea relativă a cavitației, această metodă se numește metoda pseudo-coroziune. Această metodă poate măsura intensitatea relativă a cavitației de la suprafața lichidului la diferite adâncimi. Metoda de măsurare este de a solicita alinierea suprafeței suprafeței metalice, de a efectua mai multe măsurători pentru a stabili valoarea medie.

Metoda chimică: când iodura de sodiu este plasată în tetraclorură de carbon, intensitatea relativă a cavitației este măsurată prin cantitatea de iod eliberată în timpul cavitației acustice. Această metodă se numește metoda chimică. Această metodă este de a utiliza o metodă de spectrofotometru sau un indicator radioactiv pentru a cuantifica eliberarea de iod. Deoarece la o intensitate ultrasonică de 5-30 W/cm2, cantitatea de iod eliberată crește odată cu creșterea intensității sunetului după 1 minut de tratament, intensitatea cavitației este măsurată de cantitatea eliberată.

Metoda de purificare: Calculați artefactele cu contaminare radioactivă ca probă, utilizați după curățarea cu ultrasunete, măsurarea cantitativă a cantității de murdărie pentru a măsura efectul curățării cu ultrasunete sau intensitatea relativă a cavitației. Această metodă este utilizată pentru a îndepărta murdăria. În aplicații practice, există și metode de măsurare a zgomotului de cavitație, care nu sunt descrise aici.

Efectul negativ și aplicarea cavitației cu ultrasunete