Скоростта на ултразвука във водата. Физични свойства на ултразвука. Терапевтично използване на ултразвук в медицината.
Въпреки че съществуването на ултразвук отдавна е известно, неговата практическа употреба е доста млада. Днес ултразвукът се използва широко в различни физични и технологични методи. По този начин скоростта на разпространение на звука в околната среда се преценява по нейните физически характеристики. Измерването на скоростта при ултразвукови честоти позволява при много малки грешки да се определят например адиабатните характеристики на бързите процеси, специфичните топлинни мощности на газовете и еластичните константи на твърдите вещества.
Създава се ехо, което отразява звуковите вълни от препятствие. За да може слушателят да различи отразената вълна, закъснението, с което се стига до ухото му, трябва да бъде една десета от секундата; Ако тя е по-ниска, феноменът на реверберация е същият като в помещение, където звуковите вълни се отразяват от стените.
Как е ултразвукът срещу целулита и какви са противопоказанията и разходите? Ще се опитаме да покажем ултразвуково действие на целулита по прост начин да се разбере потенциалът на този вид антицелулитно лечение. При точните проучвания са идентифицирани причините за този дискомфорт, които обикновено включват такива фактори като лошо хранене, свръх алкохол и пушене, липса на физическо движение и високи нива на стрес.
Ултразвукови източници
Честотата на ултразвуковите вибрации, използвани в промишлеността и биологията, е в диапазона от няколко десетки kHz до единици MHz. Високочестотните осцилации обикновено се създават чрез пиезокерамични преобразуватели, например от бариев титанит. В случаите, когато силата на ултразвуковите вибрации е от първостепенно значение, обикновено се използват механични източници на ултразвук. Първоначално всички ултразвукови вълни получени чрез механични средства (камертони, свирки, сирени).
По-добре е да се мисли, че целулитът не е неприкосновен и недостъпен враг, защото има много методи за лечение, като ефективно отстраняване и отстраняване на целулита с помощта на ултразвук. Този метод, въпреки първоначалните съмнения на много хора, придобива огромен успех за лечение, насочено към грижа за типичната кожа на портокалова кора.
Мислете, че доскоро ултразвуците са били използвани само за лечение на някои от слабите физически проблеми, като мудност, възпаление или мускулни болки от всякакъв вид. Днес можете да използвате огромната сила на ултразвука за целулита, насочвайки тяхното действие към онези участъци на тялото, които са засегнати от кожата на портокаловата кора, премахвайки натрупването на мазнини и токсини.
В природата ултразвукът може да бъде открит и като компоненти на много естествени шумове (в шума на вятъра, водопада, дъжда, в шума от камъчета, преобърнат от морския прилив, в звуци, придружаващи светкавици и т.н.) и сред звуците на животинския свят. Някои животни използват ултразвукови вълни за откриване на препятствия, ориентация в пространството и комуникация (китове, делфини, прилепи, гризачи, тарсиери).
Как действа целулитният ултразвук?
Как ултразвукът може да се възползва от целулита? Произвеждат се високочестотни звукови вълни ултразвукова машина, може да достигне дълбочината на засегнатия от целулита участък. Това действие е насочено към нагряване на засегнатата област, в резултат на което тялото ще изпрати повече кръв, което ще позволи на потока на лимфната течност да предизвика утаяване на върха на целулита.
Това отнема само няколко минути, за да се движи около засегнатата област и да я накара да работи директно върху целулита; След лечението можете да използвате противовъзпалителен крем, за да облекчите усещането за топлина, което това лечение причинява на кожата.
Ултразвуковите излъчватели могат да бъдат разделени на две големи групи. Първата включва излъчватели-генератори; трептенията в тях се възбуждат поради наличието на препятствия по пътя на постоянния поток - струя газ или течност. Втората група излъчватели - електроакустични преобразуватели; преобразуват вече определените колебания на електрическо напрежение или ток в механично колебание на твърдо тяло, което излъчва акустични вълни в околната среда.
Много хора упорито предпочитат лазерно лечение, защото се считат за най-ефективни, но трябва да знаете, че експертите също така съветват ултразвук срещу целулита, тъй като те са еднакво полезни и със сигурност по-безопасни. Как не можете да лекувате ултразвук за борба с целулита сега, когато знаете ефективността и ползите, които могат да ви дадат? Къде мога да намеря възможността да използвам ултразвук срещу целулита? И достатъчно, за да попитате Вашия лекар за надеждността на рецептата, за да се възползвате от изключителния ефект от този вид антицелулитно лечение.
Звънът на галтън
Първата ултразвукова свирка е направена през 1883 г. от англичанина Халтън.
Тук се създава ултразвук като висок звук на ръба на ножа, когато през него преминава въздух. Ролята на такъв край в свирката на Галтън се играе от „устна“ в малка цилиндрична резонансна кухина. Газът под високо налягане през кухия цилиндър удря тази „устна”; възникват трептения, чиято честота (около 170 kHz) се определя от размера на дюзата и от устната. Силата на свирката на Галтън е малка. По принцип се използва за даване на команди за обучение на кучета и котки.
Ултразвукът атакува мастните клетки и ги превръща в парченца. За да се избегне репликация, е необходимо да се отцеди, за да ги доведе до естествено елиминиране. Ултразвуците, които са високочестотни звукови вълни, не са забележими. При естетичното третиране на целулита се използва честота от 3 MHz, за да се получи проникване от около 2-3 cm. Недостатък на този метод е рискът от леки изгаряния, дължащи се на нагряване на плочите или тънък и чувствителен тип кожа.
Целулитът и неговото образуване се дължат главно на утаяването на мазнините във вътрешните тъкани на кожата, се прилагат по някакъв анормален начин и са вредни за здравето на епидермиса. Въпреки че този фактор често се свързва с повишаване на теглото, трябва да знаете, че причините за целулита са много различни, в резултат на различни комбинации от ефекти, които засягат тялото и неговите функции, което застрашава неговия баланс и функционалност.
Течна ултразвукова свирка
Повечето ултразвукови свирки могат да бъдат адаптирани за работа в течна среда. В сравнение с електрическите източници на ултразвук, течните ултразвукови свирки не са много мощни, но понякога, например, за ултразвукова хомогенизация, те имат значително предимство. Тъй като ултразвуковите вълни възникват директно в течна среда, няма загуба на енергия от ултразвуковите вълни, когато те преминават от една среда в друга. Може би най-успешният е дизайнът на течна ултразвукова свирка, направена от английски учени Cottel и Goodman в началото на 50-те години на XX век. В него, потокът от течност под високо налягане излиза от елиптична дюза и се насочва към стоманена плоча.
Също така е загадка защо целулитът се формира главно в части от тялото, като бедрата, бедрата, понякога засягащи стомаха и ръцете, което прави портокаловия пилинг истински пъзел за учените. Въпреки че има няколко процедури за борба с целулита, изглежда, че ултразвукът е на първа линия в началото на различни методи на лечение, както за ефективност, така и за гъвкавост.
Помислете за тази стратегия като възможен страничен ефект от леко прегряване на третираната зона, което ще бъде абсолютно безопасно за здравето на тялото. Ултразвуковата машина произвежда серия от нискочестотни звукови вълни, които проникват в тъканите и ги карат да вибрират вътре в тях, за да достигнат дълбоко и да се справят с причините за целулита.
Различни модификации на този дизайн са широко използвани за получаване на хомогенна среда. Благодарение на простотата и стабилността на дизайна (унищожава само осцилиращата плоча), такива системи са трайни и евтини.
сирена
Сирената е механичен източник на еластични колебания, включително ултразвук. Техният честотен диапазон може да достигне 100 kHz, но са известни сирени, които работят с честота до 600 kHz. Мощността на сирените възлиза на десетки kW.
Ултразвукова обработка на целулита
Топлината на продукта разширява кръвоносните съдове и разрушава мастните клетки, като по този начин е много ефективна за премахване на целулита веднъж и завинаги, заедно с токсините и течностите, които го правят. Централното влияние на силата на ултразвуковото излъчване засяга само повърхността, която трябва да се лекува, и прави плаката на процедурата последна само няколко минути.
Обикновено противовъзпалително за предотвратяване на дискомфорт в ставите, използван при пациенти, въпреки ултразвуковия целулит винаги ще остане безопасно и удобно решение. Важно е да се отбележи, че е важно да се вземе много течност, за да се предотврати дехидратацията и възможното повторно образуване на токсини.
Въздушно динамичните сирени се използват за сигнални и технологични цели (коагулация на фини аерозоли (утаяване на мъгли), разрушаване на пяна, ускоряване на процесите на маса и топлообмен и др.).
Недостатъци и странични ефекти на антицелулитен ултразвук
Има някои недостатъци, получени от използването на ултразвук за борба с целулита. Едно от тях е, че тялото ще остане в покой, след лечение, а понякога и за няколко дни, защото ултразвуковата терапия за целулит, която може да отнеме няколко дни, може да ви накара да се чувствате уморени и изтощени. затова е по-добре да се помисли за празници.
Противопоказания и цената на ултразвуковите сесии срещу
Отрицателна бележка може да бъде, че няма гаранция за траен и траен ефект във времето и по този начин всички възможни задължения служат за избягване на връщането на целулита. Ултразвуковият целулит няма специфични противопоказания в случай на възрастни и в добро физическо състояние, но е очевидно, че в случай на някакво заболяване, наличието на метални пластини, миротворци и състоянието като цяло са лоши, трябва да предупредите лекаря преди да започнете мястото, което според неговия опит. ще реши дали да продължи или не.
Всички ротационни сирени се състоят от камера, затворена отгоре от диск (статор), в който са направени голям брой отвори. Същият брой отвори е налице и върху диска, въртящ се в камерата - ротора. Когато роторът се върти, положението на отворите в него периодично съвпада с положението на отворите на статора. Камерата непрекъснато се захранва със сгъстен въздух, който се издърпва от него по време на кратките моменти, когато дупките в ротора и статора съвпадат.
Полето им е ограничено под вибрациите с честота около 000 херца, които са в горната граница на чувствителността на нашия слухов орган. За ултразвук, както и за звуци, увеличаването на честотата постепенно променя общите явления на дифракция, дифузия, абсорбция и разпространение, за да им даде специални характеристики, които ги правят предпочитани за практическа употреба за специфични и много важни цели.
Ултразвуковото изследване е специален случай на теорията на еластичните вълни, за която, интерференция и дифракция; Вълни: акустични вълни; звука. За да се изясни какво ще се каже по-късно, просто помнете. Оказва се, че лъчите ще се пръснат на дъното и причината, преди тази рефракция да получи звук или "ултразвук, излъчван от източника", дори за кратко разстояние. Това явление може да бъде открито напълно дори във въздуха, където поради пречупването са характерни тихите зони.
Честотата на звука в сирените зависи от броя на отворите и тяхната геометрична форма, както и от скоростта на въртене на ротора.
Ултразвук в природата
Ултразвуково приложение
Диагностично приложение на ултразвук в медицината (ултразвук)
Благодарение на доброто разпределение на ултразвука в меките тъкани на човека, относителната му безвредност в сравнение с рентгеновите лъчи и лекотата на използване в сравнение с магнитно-резонансното изобразяване, ултразвукът се използва широко за визуализиране на състоянието вътрешни органи лице, особено в източник не е посочен 899 дни]
Ултразвукови генератори от различен тип; свирки, звукови колела, сирени могат да излъчват ултразвук с различни честоти. Много музикални инструменти генерират звуци с много ултразвукови компоненти. Триене и триене между различни материали също така имат много компоненти за ултразвук. Основните източници, използвани днес за ултразвукови вълни, са тези, които използват пиезоелектрични и магнитостриктивни и механични явления, като свирката на Галтън и пулсатора Хартман.
Приемниците също имат различни типове, но сред основните са само пиезоелектрични и магнитострифриращи и кондензаторни микрофони. Тези диаграми се основават на източника и в различни посоки, пропорционални на сегментите на интензивността на излъчване в разглежданата посока.
Използването на ултразвук в биологията
Способността на ултразвука да разчупи клетъчните стени е намерила приложение в биологичните изследвания, например, ако е необходимо, за отделяне на клетката от ензимите. Ултразвукът се използва и за унищожаване на вътреклетъчни структури като митохондрии и хлоропласти, за да се изследва връзката между тяхната структура и функции. Друго приложение на ултразвук в биологията е свързано с неговата способност да причинява мутации. Проучванията в Оксфорд показват, че дори ултразвукът с нисък интензитет може да увреди ДНК молекулата. Изкуственото целенасочено създаване на мутации играе важна роля в селекцията на растенията. Основното предимство на ултразвука спрямо други мутагени (рентгенови лъчи, ултравиолетови лъчи) е, че е изключително лесен за работа.
Начертаните криви са тези, които са описани от екстремните от тези сегменти, тъй като променят посоката си. Това свойство се дължи на явлението дифракция и е още по-акцентирано, колкото по-малко е съотношението на дължината на ултразвуковата вълна към емитерната плоча, т.е. колкото по-висока честота на ултразвуково излъчване произвежда.
Според Пиърс скоростта на разпространение на звука, и особено ултразвукът, във въздуха леко зависи от честотата в съответствие с кривата на вида на фиг. Разпространението на ултразвук също е изследвано в други газове, а целият опит разкри огромно количество енергия, която може да се предава чрез практически тези високочестотни еластични вибрации. Вече беше казано, че предадената енергия е пропорционална на квадрата на честотата.
Използването на ултразвук за почистване
Използването на ултразвук за механично почистване се основава на появата на различни нелинейни ефекти в течността под нейното влияние. Те включват кавитация, акустични токове, звуково налягане. Основната роля се играе от кавитация. Нейните мехурчета, които се появяват и рушат близо до замърсяването, ги унищожават. Този ефект е известен като кавитационна ерозия, Използва се за тези цели, ултразвукът има ниска честота и висока мощност.
По този начин, за ултразвук, коефициентът на поглъщане, когато първата среда е въздух, а вторият от най-често срещаните вещества, като вода или метали, е приблизително нула, което показва как имате всичко за ултразвук и за тези вещества има пълен размисъл.
Като правило може да се каже, че когато една акустична или свръхпродуктивна вълна достигне повърхността на нова среда на плътност, различна от тази, в която се разпространява, частично преминава и частично се отразява. Връзката между отразената стойност и пречупването зависи от импедансите, представени от вълната по два начина.
В лабораторни и промишлени условия, ултразвукови вани, пълни с разтворител (вода, алкохол и др.), Се използват за измиване на малки части и съдове. Понякога с тяхната помощ дори частиците от земята (картофи, моркови, цвекло и др.) Се измиват от частиците на земята.
Ако втората среда има пречка, която е малко по-различна от първата, тя отразява малко. Това съпротивление на средата се определя като произведение на плътността на средата за скоростта на звука в нея. Първо дава отразителната способност на втората среда. Това обяснява как в морето ултразвуците могат да се използват за търсене на корпуси или да се удари в дъното, но не се определя наличието на айсберги. Абсорбцията на ултразвуците по време на тяхното разпространение е дадена от вече съобщената формула, а коефициентът на поглъщане α, който е равен на другите условия, нараства бързо с нарастващата честота.
Използването на ултразвук в измерването на потока
От 1960-те години се използват ултразвукови разходомери за контрол на потока и измерването на вода и охлаждаща течност в индустрията.
Използването на ултразвук при откриване на дефекти
Ултразвукът е добре разпределен в някои материали, което позволява да се използва за ултразвукова проверка на продуктите, произведени от тези материали. Напоследък е разработена посоката на ултразвуковата микроскопия, която позволява да се изследва подпочвеният слой на материала с добра резолюция.
Ултразвукови свойства и приложение. - С ултразвук във въздуха лесно се възпроизвеждат почти всички явления, открити в оптичното поле. Под действието на ултразвуковите вълни е установено, че течностите показват повишаване на температурата, а в твърдите вещества могат да се открият тези вътрешни калорични ефекти, които са по-високи, толкова по-висока е честотата.
В химията някои метастабилни системи се разрушават чрез ултразвуково действие и много химични реакции се ускоряват и други вещества се променят от температурата на точката на преход. Във вода ултразвуковите вълни отделят разтворени газове, а мехурчетата на парите могат да се получат при температури под точката на кипене и преди вълните да действат термично.
Ултразвуково заваряване
Ултразвуково заваряване - заваряване под налягане, извършвано при излагане на ултразвукови вибрации. Този вид заваряване се използва за свързване на части, които са трудни за отопление, при свързване на различни метали, метали с трайни оксидни филми (алуминий, неръждаема стомана, магнитни сърцевини от пермалои и др.) При производството на интегрални схеми.
Използването на ултразвук в галванопластиката
Ултразвукът се използва за интензифициране на галваничните процеси и подобряване на качеството на покритията, получени по електрохимичен метод.
Ултразвук - Какво е това?
Теория и практика.
С цялата сложност на теорията на ултразвука, за да се разберат принципите на ултразвукова почистване повърхности не е толкова трудно. Тази статия е предназначена за тези, които искат да получат представа за основните явления, използвани в технологиите за акустично почистване, и най-важното е да разберат "как работи това нещо", какви критерии могат да се използват за насочване на избора на оборудване, почистващи среди и режими на обработка.
Технологиите за почистване постоянно се подобряват. Сместа алкохол-бензин, която се използва широко в Русия за почистване на плоскостите от остатъци от флюс и технологични замърсители, губи своята ефективност с намаляването на размера на компонентите. В намаляващите синуси и пропуски няма необходимата размяна на разтвора, за да се измие технологичното замърсяване от там.
Желанието за подобряване на измиването с увеличаване на времето води до излугване на свързващото вещество, образуването на белезникава плака на повърхността на дъските. Пречистването на кондензацията, практикувано в чужбина, използвайки хлорирани и флуорирани въглеводороди, уврежда екологията на нашата планета и ще изчезне в бъдеще. В същото време изискванията за качеството на почистването непрекъснато се увеличават.
Чистотата се превърна в съответен качествен фактор в много индустрии, което в миналото не беше така. В електронната промишленост, където чистотата винаги е била важна, тя се превърна в още по-критичен фактор за осигуряване на последователността на високите технологии.
Изглежда, че всяко подобрение в технологиите изисква все повече внимание към чистотата за нейното прилагане. В резултат на това технологиите за почистване са критично преразгледани през последните няколко години. Много от тях сега се основават на използването на ултразвукови методи за почистване.
Всъщност, без значение колко ефективни са почистващите разтвори, без добавянето на акустична енергия на ултразвука, не е възможно да се осигури определено ниво на почистване.
Какво е ултразвук?
Ултразвук (US) - еластични вибрации и вълни, чиято честота е по-висока от 15 .. .20 kHz. Долната граница на ултразвуковата честотна област, която я отделя от областта на звуковия звук, се определя от субективните свойства на човешкия слух и е условна. Горната граница се дължи на физическата природа на еластичните вълни, които могат да се разпространяват само в материалната среда, т.е. при условие, че дължината на вълната е значително по-голяма от средния свободен път на молекулите в газовете или междуатомните разстояния в течности и твърди вещества. Следователно, в газовете, горната граница на ултразвуковите честоти се определя от условието за приблизително равенство на дължината на звуковата вълна и средния свободен път на молекулите. При нормално налягане тя е 109 Hz. В течностите и твърдите вещества решаващо е равенството на дължината на вълната с междуатомните разстояния, а честотата на прекъсване достига 1012-1013 Hz. В зависимост от дължината на вълната и честотата, ултразвукът има специфични характеристики на излъчване, приемане, разпространение и използване, следователно диапазонът на ултразвуковите честоти е удобно разделен на три подрегиона: нисък - 1.5-10. .105 Hz; средна - 105 ... 107 Hz; висока - 1O7 ... 1O9 Hz.
Теория на звуковите вълни.
Ултразвук като еластични вълни.
Ултразвуковите вълни в природата не се различават от еластичните вълни на звуковия диапазон, както и от инфразвукови вълни. Разпространението на ултразвук е подчинено на основните закони, които са общи за акустичните вълни от всеки честотен диапазон, обикновено наричани звукови вълни. Основните закони на тяхното разпространение включват законите на отражение и пречупване на звука в границите на различни среди, дифракция и разсейване на звука при наличие на препятствия и нееднородности в средата и неравномерности на границите, закони на разпространение на вълноводите в ограничени области на средата.
Специфичните особености на ултразвука.
Въпреки че физическата природа на ултразвука и неговият контрол на разпространението, основните закони са същите като за звукови вълни от всеки честотен диапазон, той има редица специфични характеристики, които определят неговото значение в науката и технологиите. Те се дължат на относително високите му честоти и съответно на малка дължина на вълната. За област с ниска честота, дължините на ултразвуковите вълни не превишават няколко сантиметра в повечето случаи и само в близост до долната граница на обхвата, няколко десетки сантиметра достигат твърди частици. Ултразвуковите вълни намаляват много по-бързо от вълните в нискочестотния диапазон, тъй като коефициентът на звуково поглъщане (на единица разстояние) е пропорционален на квадрата на честотата.
Друга много важна характеристика на ултразвука е възможността за получаване на високи стойности на интензивност при относително малки амплитуди на вибрационното изместване, тъй като при дадена амплитуда интензитетът е правопропорционален на квадрата на честотата. Амплитудата на колебателното изместване на практика е ограничена от силата на акустичните излъчватели. Най-важният нелинеен ефект в ултразвуково поле е кавитация - появата в маса на маса от пулсиращи мехурчета, пълни с пара, газ или тяхната смес. Сложното движение на мехурчетата, тяхното срутване, сливане помежду си и т.н., генерират компресионни импулси (микро-шокови вълни) и микро-потоци в течност, причиняват локално нагряване на средата и йонизация. Тези ефекти засягат веществото: настъпва разрушаването на твърди вещества в течност (кавитационна ерозия), започват или ускоряват се различни физични и химични процеси.
Чрез промяна на условията на кавитация може да се повишат или отслабят различни кавитационни ефекти. Например, с увеличаване на честотата на ултразвука, ролята на микропотоците се увеличава и кавитационната ерозия намалява, а с увеличаването на хидростатичното налягане в течността, ролята на микроударните ефекти се увеличава. Увеличаването на честотата обикновено води до увеличаване на праговата стойност на интензитета, съответстваща на началото на кавитацията, която зависи от вида на течността, нейното газово съдържание, температура и т.н.
Ултразвукови източници
В природата ултразвукът може да се намери в много естествени шумове (в шума на вятъра, водопада, дъжда, в шума от камъчета, валцувани от сърф, в звуците, придружаващи мълния и т.н.), както и в света на животните, които го използват за ехолокация и комуникация. Технически излъчватели на ултразвук, използвани при изследването на ултразвук и техните технически приложениямогат да бъдат разделени на две групи.
Първата включва излъчватели-генератори (свирки). Осцилациите в тях се възбуждат поради наличието на препятствия по пътя на постоянен поток от газ или течност.
Втората група излъчватели са електроакустични преобразуватели: те преобразуват вече посочените електрически колебания в механични колебания на твърдо вещество, което излъчва акустични вълни в околната среда.
Използването на ултразвук.
Няколко приложения на ултразвук, в които се използват различните му характеристики, могат да бъдат разделени на три области.
Първият е свързан с получаването на информация с помощта на RAS, а вторият - с активно действие върху веществото, а третият - с обработката и предаването на сигнали (посоките са изброени по реда на историческата им формация).
Принципи на ултразвуково почистване.
Основната роля в влиянието на ултразвука върху вещества и процеси в течности е кавитация. Кавитацията се основава на най-широко използвания ултразвуков технологичен процес - почистване на повърхностите на твърдите частици. В зависимост от естеството на замърсяването, различни прояви на кавитация могат да имат по-голяма или по-малка стойност, като микроудар, микропотоци, отопление. Чрез избиране на параметрите на звуковото поле, физикохимичните свойства на промивната течност, неговото газосъдържание, външните фактори (налягане, температура) е възможно да се контролира процеса на почистване в широк диапазон, оптимизирайки го за вида на замърсяването и вида на почистваните части.
Разнообразие от почистване е офорт в ултразвуково поле, където действието на ултразвука се комбинира с действието на силни химикали. Ултразвукова метализация и запояване са действително базирани на ултразвуково почистване (включително оксиден филм) свързани или метализирани повърхности. Почистване по време на запояване поради кавитация в стопения метал. В същото време степента на пречистване е толкова висока, че се образуват съединения от неабсорбиращи се материали, например алуминий с други метали, различни метали със стъкло, керамика и пластмаси. В процесите на почистване и метализация, звуко-капилярният ефект също е от съществено значение, като осигурява проникването на промивния разтвор или се топи в най-малките пукнатини и пори.
Механизми за почистване и измиване.
Почистването в повечето случаи изисква замърсителите да бъдат разтворени (в случай на разтваряне на соли), почистени (в случай на неразтворими соли) или и двете разтворени и почистени (както в случая на неразтворими частици, фиксирани в слой от мастни филми). Механичните ефекти на ултразвуковата енергия могат да бъдат полезни както за ускоряване на разтварянето, така и за отделяне на частиците от почистваната повърхност.
Ултразвукът може да се използва ефективно и в процеса на изплакване. Остатъчните почистващи препарати могат бързо да бъдат отстранени чрез ултразвуково изплакване. При отстраняване на замърсители чрез разтваряне, разтворителят трябва да влезе в контакт с замърсяващ филм и да го унищожи.
Тъй като разтворителят разтваря замърсяването, на границата на замърсяване с разтворител възниква наситен разтвор на замърсяване в разтворителя и разтварянето спира, тъй като не се доставя пресен разтвор на повърхността на замърсяването. Ефектът от ултразвука разрушава слой от наситен разтворител и осигурява доставянето на пресен разтвор на повърхността на замърсяването. Това е особено ефективно в случаите, когато "погрешни" повърхности с лабиринт от синуси и повърхностен релеф, като печатни платки и електронни модули, са подложени на почистване. Някои замърсители са слой от неразтворими частици, силно прикрепени към повърхността чрез йонни свързващи и адхезионни сили. Тези частици трябва да се отделят само от повърхността, за да се разрушат силите на привличане и да се прехвърлят в обема на измиващата среда за последващо отстраняване. Кавитация и акустични токове разрушават праха, като прах, от повърхността, измиват се и ги отстраняват.
Замърсителите, като правило, са многокомпонентни и могат да съдържат разтворими и неразтворими компоненти в комплекса. Ефектът на ултразвука се състои в това, че той емулгира всякакви компоненти, т.е. ги прехвърля в миещата среда и заедно с тях ги отстранява от повърхността на продуктите. За въвеждане на ултразвукова енергия в почистващата система е необходим ултразвуков генератор, генератор на електрическа енергия на генератора в ултразвуково излъчване и акустичен електромер.
Електрическият ултразвуков генератор преобразува електрическата енергия на мрежата в електрическа енергия на ултразвукова честота. Това се прави с известни методи и няма специфичност. За предпочитане е обаче да се използва цифрова техника за генериране, когато изходът е правоъгълен импулс с променлива полярност. Ефективността на такива генератори е близо 100%, което позволява да се реши проблемът с енергийната интензивност на процеса. Използването на правоъгълна форма на вълната води до акустична радиация, богата на хармоници. Предимствата на многочестотната почистваща система са, че не се образуват "мъртви" зони в интерферентните възли в обема на измиващата среда. Ето защо, многочестотното ултразвуково облъчване ви позволява да имате съоръжение за почистване в почти всяка област на ултразвуковата баня.
Друга техника за премахване на мъртвите зони е използването на генератор с честота, която е метена. В този случай възлите и антинодите от интерференционното поле се преместват в различни точки на почистващата система, без да се оставят никакви зони за почистване без облъчване. Но ефективността на такива генератори е сравнително ниска.
Преобразуватели.
Има два основни вида ултразвукови преобразуватели: магнитострикция и пиезоелектрик. И двете изпълняват една и съща задача за преобразуване на електрическата енергия в механична енергия. В магнитострикционните преобразуватели се използва магнитострикционен ефект, при който някои материали променят линейните размери в променливо магнитно поле. Електрическата енергия от ултразвуковия генератор първо се превръща от намотката на магнитостриктора в променливо магнитно поле. Променливото магнитно поле от своя страна генерира механични вибрации на ултразвуковата честота, дължащи се на деформация на магнитната верига във времето с честотата на магнитното поле. Тъй като магнитострикционните материали се държат като електромагнити, честотата на деформационните им колебания е два пъти по-висока от честотата на магнитното, а оттук и електричното поле.
Електромагнитните преобразуватели се характеризират с увеличаване на енергийните загуби, дължащи се на вихрови токове и обръщане на намагнитването с нарастваща честота. Следователно, мощни магнитострикционни преобразуватели рядко се използват при честоти над 20 kHz.
За разлика от това, пиезо преобразувателите могат да излъчват добре в мегагерцовия диапазон. Магнитострикционните преобразуватели обикновено са по-малко ефективни от техните пиезоелектрически електрически аналози. Това се дължи главно на факта, че магнитострикционният преобразувател изисква двойно преобразуване на енергия: от електрически към магнитно и след това от магнитно към механично. Загубата на енергия се получава при всяко преобразуване. Това намалява ефективността на магнитостриктора.
Пиезо преобразувателите преобразуват електрическата енергия директно в механична енергия чрез пиезоелектричния ефект, при който някои материали (пиезоелектрици) променят своите линейни размери, когато се прилага електрическо поле.
Преди това пиезоелектричните излъчватели използваха такива пиезоелектрични материали като естествени кварцови кристали и синтезиран бариев титанат, които бяха чупливи и нестабилни и следователно ненадеждни.
В съвременните преобразуватели се използват по-трайни и стабилни керамични пиезоелектрически материали. Повечето от ултразвуковите системи за почистване днес използват пиезоелектричния ефект.
Ултразвуково оборудване за почистване.
Използваната гама от ултразвукови уреди за почистване е много широка: от малки настолни модули в стоматологията, бижутерийни магазини, електронна промишленост до огромни системи с обеми от няколко хиляди литра в редица промишлени приложения. Изборът на подходящо оборудване е от първостепенно значение за успеха на ултразвуковото почистване. Най-простото прилагане на ултразвуково почистване може да изисква само загрята промивна течност. По-сложните системи за почистване изискват голям брой вани, последната от които трябва да се напълни с дестилирана или дейонизирана вода.
най-доброто големи системи използвайте потапящи се ултразвукови преобразуватели, комбинация от които могат да облъчват бани с почти всякакъв размер. Те осигуряват максимална гъвкавост и лекота на използване и поддръжка. Ултразвуковите вани с нагрят миещ разтвор се използват най-често в лаборатории, медицина, бижута.
Ултразвукови линии за почистване, използвани в широкомащабно производство обединяват електрически ултразвукови генератори, ултразвукови преобразуватели, транспортна система за преместване на почистващи обекти през бани и система за контрол в една сграда. Ултразвуковите вани могат да бъдат включени в химико-галваничната линия за метализация чрез модулни потопяеми ултразвукови преобразуватели.
Ултразвукови системи за почистване
При избора на почистваща система е особено важно да се обърне внимание на характеристиките, които позволяват най-ефективното му използване. Преди всичко е важно да се определят интензитетните коефициенти на ултразвукова кавитация в промивната течност. Температурата на флуида е най-голяма важен факторосигуряване на интензивност на кавитация. Промените в температурата водят до промени във вискозитета, разтворимост на газ в течност, скорост на дифузия на разтворени газове в течност и налягане на парите.
Всички те влияят върху интензивността на кавитацията. Вискозните течности са инерционни и не могат да реагират достатъчно бързо, за да образуват кавитационни мехурчета и силни акустични токове. За най-ефективна кавитация почистващата течност трябва да съдържа възможно най-малко разтворения газ.
Разтвореният в течността газ излиза по време на балонната фаза на кавитационния растеж и отслабва неговия експлозивен ефект, който е необходим за очаквания ефект от ултразвуковото действие. Количеството на разтворен газ в течност намалява с увеличаване на температурата.
Скоростта на дифузия на разтворени газове в течност също се увеличава при по-високи температури. Следователно, предпочитание се дава на почистването с нагрявани детергентни разтвори.
Най-ефективна е изпарената кавитация, в която кавитационните мехурчета са пълни с течна пара. Интензивността на кавитацията е пряко свързана със силата на ултразвуковото облъчване. Обикновено се поставя над прага на кавитация. Интензивността на кавитацията е обратно пропорционална на ултразвуковата честота: с увеличаване на ултразвуковата честота се намаляват размерите на кавитационните мехурчета и техния нетен ефект върху повърхността. За да се компенсира намаляването на интензивността на ултразвуковата експозиция с увеличаване на честотата може само да се увеличи силата на излъчване.
Осигурява максимален почистващ ефект
Добрият избор на почистващи среди е ключът към успеха в процеса на ултразвуково почистване. На първо място, избраният състав трябва да бъде съвместим с материалите на почистваните повърхности. Най-подходящи за тази цел са водните разтвори на техническите детергенти. По правило това са обичайни повърхностно активни вещества (ПАВ). Дегазирането на почистващите препарати е изключително важно за постигане на задоволителни резултати от почистването. Пресни разтвори или разтвори, които се охлаждат предишния ден, трябва да бъдат дегазирани преди процеса на почистване. Дегазирането се извършва чрез нагряване на флуида и предварително облъчване на банята с ултразвук. Времето за дегазиране на течността е от няколко минути за малки бани до един час или повече за голям резервоар. Неотопляем резервоар може да бъде дегазиран за няколко часа. Признак на завършено обезгазяване е липсата на видими газови мехурчета, движещи се към повърхността на течността, и липсата на видими пулсации на мехурчетата. Силата на ултразвуковото излъчване трябва да се сравни с обема на ваната. Почистването на масивни обекти или голямото съотношение повърхност към маса може да изисква допълнителна ултразвукова мощност. Прекомерната мощност може да причини кавитационна ерозия или "парещ" ефект върху меките повърхности. Ако се почистват предмети с различни повърхности, се препоръчва мощността на облъчване да се монтира на по-малко траен компонент.
Важно е да поставите правилно предметите за почистване в банята. Потопяемите устройства не трябва да предпазват предмети от излагане на ултразвук.
Твърдите материали обикновено имат добра звукопроводимост и не проследяват обекта за почистване. В същото време, обектите за почистване трябва да бъдат постоянно ориентирани или завъртени по време на почистването, за да се почистят напълно вътрешните синуси и слепите дупки.
Използва се правилно ултразвукова технология осигурява по-голяма скорост и висококачествено почистване на повърхността.
Премахването на използването на разтворители чрез използването на водни среди намалява разходите за процеса и най-ефективно решава екологичните проблеми.
Ултразвукът не е технологията на бъдещето, а днес е технологията.
Аркадий Медведев.
