Ултразвукът е честотата, интензивността и дълбочината на проникване. Ултразвук - Какво е това?

Въведение ………………………………………………………………………… 3

Ултразвук ……………………………………………………………………… .4

Ултразвук като еластични вълни …………………………………… ..4

Специфичните особености на ултразвука ……………………………… ..5

Източници и приемници на ултразвук …………………………………… ..7

Механични радиатори ………………………………………… ... 7

Електроакустични преобразуватели …………………………… .9

Ултразвукови приемници …………………………………………… ..11

Използване на ултразвук ………………………………………………… ... 11

Ултразвуково почистване ………………………………………………… ... 11

Обработка на свръхтвърди и чупливи

материали ………………………………………………………………… 13

Ултразвуково заваряване ……………………………………………… .14

Ултразвуково запояване и консервиране …………………………………… 14

Ускоряване на производствените процеси ……………… .. ………… 15

Ултразвукова дефектоскопия ………………………… .. ………… 15

Ултразвук в електрониката ……………………… .. …………… 17

Ултразвук в медицината ……………………………… .. …………… ..18

Литература ……………………………………………………… .. ……………… .19

Двадесет и първи век е векът на атома, завладяването на космоса, радиоелектрониката и ултразвукът. Науката за ултразвука е сравнително млада. Първата лабораторна работа по изследване на ултразвука е извършена от великия руски физик П. Лебедев в края на 19 век, а след това много видни учени са се занимавали с ултразвук.

Ултразвукът е вълнообразно осцилиращо движение на средни частици. Ултразвукът има някои особености в сравнение със звуците на звуковия диапазон. В ултразвуковия обхват е сравнително лесно да се получи насочена радиация; Добре се поддава на фокусиране, в резултат на което интензивността на ултразвуковите вибрации нараства. При разпространение в газове, течности и твърди вещества ултразвукът поражда интересни явления, много от които са намерили практическо приложение в различни области на науката и технологиите.

През последните години ултразвукът започва да играе все по-голяма роля в научните изследвания. Теоретични и експериментални изследвания бяха проведени успешно в областта на ултразвуковата кавитация и акустичните потоци, което позволи да се разработят нови технологични процеси, протичащи при излагане на ултразвук в течна фаза. В момента се формира нова посока на химията - ултразвукова химия, която позволява да се ускорят много химико-технологични процеси. Научните изследвания допринесоха за появата на нов раздел на акустиката - молекулярна акустика, която изследва молекулярното взаимодействие на звуковите вълни с материята. Появиха се нови области на приложение на ултразвук: интроскопия, холография, квантова акустика, ултразвуково измерване на фази, акустоелектроника.

Заедно с теоретични и експериментални изследвания в областта на ултразвука, много практическа работа, Разработени са универсални и специални ултразвукови машини, инсталации, работещи при повишено статично налягане, ултразвукови механизирани инсталации за почистване на части, генератори с повишена честота и нова охладителна система, преобразуватели с равномерно разпределено поле. Създадени са и внедрени в производството автоматични ултразвукови устройства, които са включени в производствените линии, което позволява значително повишаване на производителността на труда.

ltrazvuk.

Ултразвук (US) - еластични вибрации и вълни, чиято честота надвишава 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, тъй като горната граница на слуховото възприятие на всеки човек има своя собствена. Горната граница на ултразвуковите честоти 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 газа или междуатомните разстояния в течности и твърди вещества. В газовете при нормално налягане, горната граница на ултразвуковите честоти е »10 9 Hz, в течности и твърди вещества ограничителната честота достига 10 12 -10 13 Hz. В зависимост от дължината на вълната и честотата, ултразвукът има различни специфични характеристики на излъчване, приемане, разпространение и използване, следователно ултразвуковият честотен диапазон е разделен на три области:

· Ниски честоти на ултразвук (1,5 × 10 4 - 10 5 Hz);

· Средно (10 5 - 10 7 Hz);

· Високо (10 7 - 10 9 Hz).

Еластичните вълни с честоти 10 9 - 10 13 Hz обикновено се наричат ​​хиперзвукови.

Ултразвук като еластични вълни.

Ултразвуковите вълни (нечутим звук) не се различават по природа от еластичните вълни на звуковия диапазон. В газове и течности се прилагат само надлъжен   вълни и твърди частици - надлъжно и срязване  с.

Разпространението на ултразвук е подчинено на основните закони, които са общи за акустичните вълни на всеки честотен диапазон. Основните закони за разпространение включват закони на отражение на звука и пречупване на звука в границите на различни среди, дифракция на звука и разсейване на звука   при наличие на препятствия и нееднородности в средата и нередности на границите, закони за разпространение на вълноводи   в ограничени области на околната среда. Съществена роля играе връзката между дължината на вълната l и геометричния размер D - размера на източника на звука или препятствията по пътя на вълната, размера на средните нееднородности. Когато D \u003e\u003e l, разпространението на звука близо до препятствията възниква главно според законите на геометричната акустика (могат да се използват законите на отражението и пречупването). Степента на отклонение от геометричния модел на разпространение и необходимостта да се вземат предвид дифракционните явления се определят от параметъра, където r е разстоянието от точката на наблюдение до обекта, причиняващ дифракцията.

Скоростта на разпространение на ултразвукови вълни в неограничена среда се определя от еластичните характеристики и плътността на средата. В ограничени среди скоростта на разпространение на вълната се влияе от присъствието и естеството на границите, което води до честотна зависимост на скоростта (дисперсия на скоростта на звука). Намаляването на амплитудата и интензивността на ултразвуковата вълна, тъй като тя се разпространява в дадена посока, т.е. затихването на звука, се причинява, както при вълните на всяка честота, от отклонението на вълновия фронт с разстояние от източника, разсейване и поглъщане на звука. При всички честоти, както звукови, така и нечувани, се появява т.нар. „Класическа” абсорбция, причинена от срязващия вискозитет (вътрешно триене) на средата. В допълнение, има допълнителна (релаксация) абсорбция, често значително по-добра от „класическата” абсорбция.

При значителна интензивност на звуковите вълни се появяват нелинейни ефекти:

· Принципът на суперпозиция се нарушава и се осъществява взаимодействието на вълните, което води до появата на тонове;

· Формата на вълната се променя, спектърът му се обогатява с по-високи хармоници и съответно се увеличава абсорбцията;

· При достигане на определена прагова стойност на интензивността на ултразвука в течността, възниква кавитация (виж по-долу).

Критерият за приложимост на законите на линейната акустика и възможността за пренебрегване на нелинейните ефекти е:<< 1, где М = v/c, v – колебательная скорость частиц в волне, с – скорость распространения волны.

Параметър М се нарича число на Мах.

Особености на ултразвука

Въпреки че физическата природа на ултразвука и определянето на разпределението на основните закони са същите като за звуковите вълни от всеки честотен диапазон, тя има редица специфични особености. Тези характеристики се дължат на относително високите честоти на ултразвука.

Малката дължина на вълната определя радиационен характер   разпространение на ултразвукови вълни. Близо до радиатора, вълните се разпространяват под формата на греди, чийто напречен размер се държи близо до размера на радиатора. Попадайки на големи препятствия, такъв лъч (ултразвуков лъч) се отразява и пречупва. Когато един лъч удари малко препятствие, възниква разпръсната вълна, която дава възможност да се открият малки нееднородности в средата (около десети и стотни от мм.). Отражението и разсейването на ултразвука върху нехомогенностите на средата позволяват да се формира в оптически непрозрачни среди звукови изображения   обекти, използвайки системи за фокусиране на звука, точно както се прави с помощта на светлинни лъчи.

Фокусирането на ултразвука позволява не само да се приемат звукови образи (озвучителни системи и акустична холография), но и да се концентрира  звукова енергия. С помощта на ултразвукови системи за фокусиране, дадени характеристики на насоченост   и да ги контролират.

Периодичната промяна в рефракционния индекс на светлинните вълни, свързана с промени в плътността на ултразвуковата вълна, причинява ултразвукова дифракция на светлината  наблюдавани при ултразвукови честоти на мегагерц-гигагерцовия диапазон. В този случай ултразвуковата вълна може да се разглежда като дифракционна решетка.

Най-важният нелинеен ефект в ултразвуковото поле е кавитация   - появата в масата на маса от пулсиращи мехурчета, напълнени с пара, газ или тяхната смес. Сложното движение на мехурчетата, тяхното срутване, сливане помежду си и др. генерират в течните импулси на компресия (микро-ударни вълни) и микропотоци, причиняват локално нагряване на средата, йонизация. Тези ефекти засягат веществото: настъпва разрушаването на твърди вещества в течност ( кавитационна ерозия), има смесване на течността, започват или ускоряват се различни физични и химични процеси. Чрез промяна на условията на кавитация, може да се засили или намали различни кавитационни ефекти, например, с увеличаване на честотата на ултразвука, увеличаването на ролята на микропотоците и намаляването на кавитационната ерозия и с увеличаване на налягането в течността, ролята на микро-шокови ефекти се увеличава. Увеличаването на честотата води до увеличаване на праговата стойност на интензитета, съответстваща на началото на кавитацията, която зависи от вида на течността, неговото газово съдържание, температура и др. За вода при атмосферно налягане, тя е обикновено 0,3-1,0 W / cm 2. Кавитацията е сложен набор от явления. Ултразвукови вълни, разпространяващи се в течна форма, редуващи се области на високо и ниско налягане, създаващи зони с висока компресия и зони на разреждане. В разредената зона хидростатичното налягане намалява до такава степен, че силите, действащи върху молекулите на течността, стават по-големи от силите на междумолекулната адхезия. В резултат на рязката промяна в хидростатичното равновесие, течността „се счупва“, образувайки множество малки мехурчета от газове и пари. В следващия момент, когато в течността започва период на високо налягане, мехурчетата се образуват по-рано. Процесът на срутване на балон е придружен от образуването на ударни вълни с много голямо локално моментно налягане, достигащо няколкостотин атмосфери.

Стотшни и ултразвукови приемници.

В природата ултразвукът се открива и като компонент на много естествени шумове (в шума на вятъра, водопада, дъжда, в шума от камъчета, преобърнат от морския прилив, в звуците, придружаващи светкавиците и т.н.) и сред звуците на животинския свят. Някои животни използват ултразвукови вълни за откриване на препятствия, ориентация в пространството.

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 осцилации на електрическо напрежение или ток в механично колебание на твърдо вещество, което излъчва акустични вълни в околната среда.

Механични радиатори.

В радиаторите от първия тип (механични) кинетичната енергия на струя (течност или газ) се превръща в акустична енергия в резултат на периодично прекъсване на струята (сирена), когато изтича върху препятствия от различен тип (газоструйни генератори, свирки).

Ултразвукова сирена - два диска с голям брой отвори, поставени в камерата (фиг. 1).

където N е броят на дупките, равномерно разпределени по периферията на ротора и статора; w е ъгловата скорост на ротора.

Налягането в сирената обикновено е от 0.1 до 5.0 kgf / cm2. Горната граница на честотата на ултразвука, излъчвана от сирените, не надвишава 40-50 kHz, но са известни конструкции с горна граница от 500 kHz. Ефективността на генераторите не надвишава 60%. Тъй като източникът на звука, излъчван от сирена, е газови импулси, излъчвани от дупки, честотният спектър на сирените се определя от формата на тези импулси. За получаване на синусоидални трептения се използват сирени с кръгли отвори, разстоянията между които са равни на техния диаметър. Когато отворите са с правоъгълна форма, разделени една от друга по ширината на отвора, импулсната форма е триъгълна. В случай на използване на няколко ротора (въртящи се с различни скорости) с отвори, разположени неправилно и в различни форми, може да се получи шумов сигнал. Акустичната сила на сирената може да достигне десетки kW. Ако в радиационното поле на мощна сирена се постави памучна вата, тя ще се запали и стоманените стружки ще се загреят червено горещо.

Принципът на действие на ултразвуковия свирков генератор е почти същият като обичайната полицейска свирка, но размерите му са много по-големи. Въздушният поток с висока скорост се разбива на острия ръб на вътрешната кухина на генератора, причинявайки колебания с честота, равна на естествената честота на резонатора. С помощта на такъв генератор е възможно да се създадат колебания с честота до 100 KHz при относително ниска мощност. За висока мощност използвайте газогенераторни генератори, при които скоростта на изтичане на газ е по-висока. Течни генератори се използват за излъчване на ултразвук в течност. В течни генератори (Фиг. 2), двустранен връх служи като резонансна система, в която се предизвикват възбуждащи вибрации.

За работа на флуиден (хидродинамичен) генератор е необходимо излишното налягане на флуида от 5 kg / cm 2. честотата на трептене на такъв генератор се определя от съотношението:

където v е скоростта на течността, изтичаща от дюзата; d е разстоянието между върха и дюзата.

Хидродинамичните излъчватели в течност дават относително евтина ултразвукова енергия при честоти до 30–40 kHz при интензивност в непосредствена близост до емитера до няколко W / cm2.

Механичните излъчватели се използват в нискочестотния диапазон на ултразвука и в обхвата на звуковите вълни. Те са сравнително прости в проектирането и експлоатацията, тяхното производство не е скъпо, но не могат да създават монохроматично излъчване и освен това излъчват сигнали от строго определена форма. Тези излъчватели се отличават с честотни и амплитудни нестабилности, но когато се излъчват в газообразни среди, те имат относително висока ефективност и мощност на излъчване: тяхната ефективност варира от няколко% до 50%, мощност от няколко вата до десетки киловати.

Електроакустични преобразуватели.

Излъчвателите от втория тип се основават на различни физични ефекти от електромеханичното преобразуване. По правило те са линейни, т.е. произвеждат стимулиращ електрически сигнал. При нискочестотния ултразвуков обхват се прилага електродинамиката  радиатори и излъчващи магнитострикционния   преобразуватели и пиезоелектричен  преобразуватели. Най-широко използваните излъчватели на магнитострикционни и пиезоелектрични типове.

През 1847 г. Джоул забелязва, че феромагнитните материали, поставени в магнитно поле, променят размера си. Това явление се нарича магнитострикционния   ефект. Ако намотката наложена на феромагнитната сърцевина, за да пропуснете променливия ток, тогава под влиянието на променящото се магнитно поле, пръчката ще бъде деформирана. Никелови ядра, за разлика от желязото, в магнитно поле се скъсяват. При преминаване на променлив ток през намотката на радиатора, неговият прът се деформира в една посока за всяка посока на магнитното поле. Следователно, честотата на механичните вибрации ще бъде два пъти по-голяма от честотата на променливия ток.

За да се съгласува честотата на трептене на радиатора с честотата на възбуждащия ток, към намотката на радиатора се прилага постоянно напрежение на поляризация. А поляризиран емитер увеличава амплитудата на променливата магнитна индукция, което води до увеличаване на деформацията на ядрото и увеличаване на мощността.

Магнитострикционният ефект се използва при производството на ултразвукови магнитострикционни преобразуватели (фиг. 3).

Най-често се използват никелови конвертори (висока устойчивост на корозия, ниска цена). Магнитострикционните ядра могат също да бъдат направени от ферити. Феритите имат високо съпротивление, в резултат на което загубите на вихрови токове в тях са незначителни. Феритът обаче е чуплив материал, който създава опасност от претоварване при висока мощност. Ефективността на магнитострикционните преобразуватели с лъчение в течност и твърдо вещество е 50–90%, а интензивността на излъчване достига няколко десетки W / cm 2.

През 1880 г. братята Жак и Пиер Кюри открили пиезоелектричен   ефект - ако кварцовата плоча е деформирана, тогава на нейните лица се появяват електрически заряди с противоположен знак. Наблюдава се и обратното явление - ако към електродите на кварцовата плоча се приложи електрически заряд, неговите размери ще намалят или увеличат в зависимост от полярността на прилагания заряд. Когато знаците на приложеното напрежение се променят, кварцовата плоча след това се свива и след това се разпасва, т.е. ще осцилира във времето с промени в знаците на приложеното напрежение. Промяната в дебелината на плочата е пропорционална на приложеното напрежение.

Принципът на пиезоелектричния ефект се използва при производството на излъчватели на ултразвукови колебания, които превръщат електрическите колебания в механични. Кварц, бариев титанат и амониев фосфат се използват като пиезоелектрични материали.

Ефективността на пиезоелектричните преобразуватели достига 90%, интензивността на излъчване е няколко десетки W / cm2. За увеличаване на интензивността и амплитудата на трептенията се използват ултразвукови вълни. концентратори. В обхвата на средните ултразвукови честоти, концентраторът е фокусираща система, най-често под формата на пиезоелектричен преобразувател с вдлъбната форма, излъчващ сходяща вълна. При фокусирането на такива концентратори се постига интензивност 10 5 -10 6 W / cm 2.

Ултразвукови приемници.

Електроакустичните преобразуватели от пиезоелектричния тип се използват най-често като приемници на ултразвук при ниски и средни честоти. Такива приемници ви позволяват да възпроизвеждате формата на акустичния сигнал, т.е. времевата зависимост на звуковото налягане. В зависимост от условията на употреба, приемниците са направени или резонансни, или широколентови. За да се получат осреднени по време характеристики на звуковото поле, те се използват от термични звукови приемници под формата на термодвойки или термистори, покрити със звукопоглъщащи вещества. Интензивността и звуковото налягане могат също да бъдат оценени чрез оптични методи, например чрез дифракция на светлината чрез ултразвук.

Ултразвуково увреждане.

Няколко приложения на ултразвук, в които се използват различните му характеристики, могат да бъдат разделени на три области. Първият е свързан с получаване на информация чрез ултразвукови вълни, а вторият с активно действие върху веществото, а третият с обработка и предаване на сигнала. За всяко специфично приложение се използва ултразвуково сканиране на специфичен честотен диапазон (Таблица 1). Ще разкажем само за някои от многото области, в които е прилаган ултразвук.

Ултразвуково почистване.

Качеството на ултразвуковото почистване не е сравнимо с други методи. Например при измиване на части по повърхността им остават до 80% от замърсителите, с вибрационно почистване - около 55%, с ръчно почистване - около 20%, и с ултразвуково почистване - не повече от 0.5%. В допълнение, части със сложна форма, трудно достъпни места, могат да бъдат добре почистени само с помощта на ултразвук. Особено предимство на ултразвуковото почистване е неговата висока производителност с нисък физически труд, възможността за замяна на запалими или скъпи органични разтворители с безопасни и евтини водни разтвори на алкали, течни фреони и др.

Ултразвуковото почистване е сложен процес, който съчетава локална кавитация с действието на големи ускорения в почистващата течност, което води до унищожаване на замърсители. Ако замърсената част е поставена

Таблица 1

течност и облъчване с ултразвук, след това под действието на ударната вълна от кавитационни мехурчета повърхността на частта се почиства от замърсяване.

Сериозен проблем е борбата срещу замърсяването на въздуха от прах, дим, сажди, метални оксиди и др. Ултразвуковият газ и метод за пречистване на въздуха могат да се използват в съществуващите газови изходи, независимо от температурата и влажността на околната среда. Ако поставите ултразвуков излъчвател в камера за събиране на прах, ефективността му се увеличава стотици пъти. Каква е същността на ултразвуковото почистване на въздуха? Изхвърляния, които се движат произволно във въздуха, под действието на ултразвукови вибрации по-често и по-трудно един срещу друг. В същото време те се сливат и размерът им се увеличава. Процесът на увеличаване на частиците се нарича коагулация. Увеличените и претеглени частици се улавят със специални филтри.

Обработваща свръхтверда

и крехки материали.

Ако между работната повърхност на ултразвуковия инструмент и детайла е вкаран абразивен материал, тогава, когато емитерът е в действие, частиците на абразива ще действат върху повърхността на детайла. Материалът се разрушава и премахва по време на обработката под действието на голям брой насочени микро-удари (фиг. 4).

Кинематиката на ултразвуковата обработка се състои от основно движение - рязане, т.е. надлъжни трептения на инструмента и спомагателно движение - движение на фуражите. Надлъжните вибрации са енергийният източник на абразивни зърна, които предизвикват разрушаване на обработвания материал. Спомагателното движение - движение на фуражите - може да бъде надлъжно, напречно и кръгло. Ултразвукова обработка осигурява по-голяма точност - от 50 до 1 микрона, в зависимост от зърното на абразива. С помощта на инструменти с различна форма е възможно да се правят не само дупки, но и сложни разфасовки. В допълнение, можете да намалите криволинейни оси, да направите умира, мелене, гравиране и дори пробиване на диамант. Материалите, използвани като абразив, са диамант, корунд, кремък, кварцов пясък.

Ултразвуково заваряване.

От съществуващите методи никой не е подходящ за заваряване на различни метали или ако трябва да се заваряват тънки пластини към дебели части. В този случай е необходимо ултразвуково заваряване. Това понякога се нарича студено, защото частите са свързани в студено състояние. Няма окончателно разбиране за механизма на образуване на ставите при ултразвуково заваряване. В процеса на заваряване след въвеждането на ултразвукови вибрации между заварените плочи се образува слой от силно еластичен метал и плочите лесно се въртят около вертикална ос под всеки ъгъл. Но веднага след като ултразвуковото излъчване бъде спряно, има мигновено "поставяне" на плочите.

Ултразвуковото заваряване се извършва при температура, значително по-ниска от точката на топене, така че връзката на частите става в твърдо състояние. С помощта на ултразвук е възможно да се заваряват много метали и сплави (мед, молибден, тантал, титан, много стомани). Най-добри резултати се получават при заваряване на тънки тънки метали и заваряване на дебели части на тънки листове. По време на ултразвуково заваряване свойствата на метала в зоната на заваряване се променят минимално. Изискванията за качеството на подготовката на повърхността са много по-ниски, отколкото при други методи на заваряване. Неметалните материали (пластмаса, полимери) също се поддават на ултразвуково заваряване

Ултразвуково запояване и калайдисване.

Ултразвуковата спойка и ламариняването на алуминий, неръждаема стомана и други материали стават все по-важни в промишлеността. Трудността на запояването на алуминия е, че повърхността му винаги е покрита с огнеупорен филм от алуминиев оксид, който се образува почти моментално, когато металът влезе в контакт с кислорода от въздуха. Този филм предпазва разтопения припой от контакт с алуминиевата повърхност.

Понастоящем един от най-ефективните методи за запояване на алуминий е ултразвук, като запояване с ултразвук се извършва без поток. Въвеждането на ултразвукови честотни механични колебания в стопения припой по време на процеса на запояване спомага за механичното разрушаване на оксидния филм и улеснява намокрянето на повърхността с спойка.

Принципът на ултразвуковия алуминий за запояване е както следва. Между поялника и частта се създава слой от стопилката течност. Под действието на ултразвукови вибрации в спояването възниква кавитация, унищожаваща оксидния филм. Преди запояване частите се загряват до температура над точката на топене на спойката. Голямото предимство на метода е, че може успешно да се използва за запояване на керамика и стъкло.

Ускоряване на производствените процеси

използвайки ултразвук.

¾ Използването на ултразвук позволява значително да се ускори смесването на различни течности и да се получат стабилни емулсии (дори вода и живак).

¾ Чрез действие с ултразвукови вибрации с висока интензивност върху течност могат да се получат фино диспергирани аерозоли с висока плътност.

¾ Сравнително наскоро е използван ултразвук за импрегниране на електрически намотки. Използването на ултразвук ви позволява да намалите времето на импрегниране в 3¸5 пъти и да замените 2-3 пъти еднократното импрегниране.

¾ Под действието на ултразвук процесът на галванично отлагане на метали и сплави се ускорява значително.

If Ако в разтопения метал се въведат ултразвукови вибрации, зърното се забелязва значително и порьозността намалява.

¾ Ултразвукът се използва при обработката на метали и сплави в твърдо състояние, което води до “разхлабване” на структурата и изкуственото им стареене.

¾ Ултразвукова по време на пресоването на метални прахове осигурява производството на пресовани продукти с по-голяма плътност и стабилност на размерите.

Ултразвукова дефектоскопия.

  Ултразвукова дефектоскопия е един от методите за безразрушителен контрол. Свойството на ултразвука да се разпространява в хомогенна средна посока и без значително затихване, и на интерфейса между две среди (например, метал - въздух) почти напълно се отразява, позволявайки да се прилагат ултразвукови вибрации за идентифициране на дефекти (пукнатини, пукнатини, разслояване и др.) метални части, без да ги унищожават.

  С помощта на ултразвук, можете да проверите детайлите на големи размери, тъй като дълбочината на проникване на ултразвук в метала достига 8¸10 м. В допълнение, ултразвукът може да открие много малки дефекти (до 10 -6 мм).

Ултразвуковите дефектоскопи могат да открият не само образуваните дефекти, но и да определят момента на повишена умора на метала.

Съществуват няколко метода за ултразвукова дефектоскопия, основните от които са сенки, пулс, резонанс, структурен анализ, ултразвуково изобразяване.

Методът на сянката се основава на отслабването на ултразвуковите вълни, които преминават, когато има дефекти в частта, която създава ултразвукова сянка. Този метод използва два преобразувателя. Един от тях излъчва ултразвукови вибрации, а другият ги взема (фиг. 5). Методът на сенките е нечувствителен, дефектът може да бъде открит, ако промяната на сигнала, причинена от нея, е най-малко 15-20%. Съществен недостатък на метода на сенките е, че той не позволява да се определи на каква дълбочина се намира дефектът.

Импулсният метод на ултразвукова дефектоскопия се основава на отражението на ултразвуковите вълни. Принципът на действие на импулсен дефектоскоп е показан на фиг. 6. Високочестотният генератор произвежда къси импулси. Импулсът, изпратен от излъчвателя, който се е отразил, се връща обратно към преобразувателя, който по това време работи на рецепцията. Сигналът от трансдюсера отива към усилвателя, а след това към отклоняващите плочи на електроннолъчевата тръба. За да се получи на екрана на тръбното изображение на сондата и отразените импулси, се осигурява генератор за почистване. Високочестотният генератор се управлява от синхронизатор, който с определена честота генерира високочестотни импулси. Честотата на изпращаните импулси може да бъде променена по такъв начин, че отразеният импулс да пристигне в преобразувателя, преди да изпрати следващия импулс.

Импулсният метод позволява да се изследват продукти с еднопосочен достъп до тях. Методът има висока чувствителност, отразява се дори 1% от ултразвуковата енергия. Предимството на импулсния метод е, че ви позволява да определите колко дълбоко е дефектът.

Ултразвук в електрониката.

В електрониката често е необходимо да се отложи един електрически сигнал спрямо друг. Учените са намерили успешно решение, като предлагат ултразвукови линии на забавяне (LZ). Тяхното действие се основава на превръщането на електрическите импулси в импулси от ултразвукови механични вибрации, чиято скорост на разпространение е значително по-малка от скоростта на разпространение на електромагнитните колебания. След обратното преобразуване на механичните колебания в импулс на електрическо напрежение на изхода на линията ще се забави спрямо входящия импулс.

Магнитострикционните и пиезоелектричните преобразуватели се използват за преобразуване на електрическите колебания в механични и обратно. Съответно LZ се разделят на магнитострикционни и пиезоелектрични.

Магнитострикционният LZ се състои от входни и изходни преобразуватели, магнити, акустични канали и абсорбери.

Входният преобразувател се състои от намотка, през която тече токът на входния сигнал, част от комина, изработена от магнитострикционен материал, в която се появяват механични колебания на ултразвуковата честота, и магнит, който създава постоянно изместване на конверсионната зона. Изходният конвертор на устройството почти не се различава от входа.

Звуковият канал е пръчка, изработена от магнитострикционен материал, в която са възбудени ултразвукови вибрации, разпространяващи се със скорост приблизително 5000 m / s. за забавяне на импулса, например за 100 μs, дължината на звуковия канал трябва да бъде около 43 см. Магнитът е необходим за създаване на началната магнитна индукция и намагнитването на конверсионната зона.

Принципът на работа на магнитострикцията LZ се основава на промяна на размера на феромагнитните материали под влияние на магнитно поле. Механичните смущения, причинени от магнитното поле на намотката на входния преобразувател, се предават по звуковата пътека и, достигайки до намотката на изходния преобразувател, предизвикват в него електродвижеща сила.

Пиезоелектричните LZ са подредени както следва. Пиезоелектричен преобразувател (плоча от кварц), който е твърдо свързан с метален прът (картер), се поставя по пътя на електрически сигнал. Втори пиезоелектричен преобразувател е прикрепен към втория край на пръчката. Сигналът, идващ към входния преобразувател, причинява механични колебания на ултразвуковата честота, които след това се разпространяват в картера. Достигайки втория преобразувател, ултразвуковите вибрации отново се превръщат в електрически. Но тъй като скоростта на разпространение на ултразвука в канала е значително по-малка от скоростта на разпространение на електрически сигнал, сигналът в пътя, на който е имало канал, изостава от другия със сума, равна на разликата в скоростта на ултразвуково разпространение и електромагнитни сигнали в определена област.

Ултразвук в медицината.

Използването на ултразвук за активно влияние върху живия организъм в медицината се основава на ефектите, които се проявяват в биологичните тъкани, когато през тях преминават ултразвукови вълни. Колебанията на частиците на средата във вълната причиняват един вид микромасаж на тъканите, абсорбцията на ултразвук - локалното им отопление. В същото време под действието на ултразвук се срещат физикохимични трансформации в биологичните среди. При умерена интензивност на звука тези явления не причиняват необратими увреждания, а само подобряват метаболизма и следователно допринасят за жизнената активност на организма. Тези явления се използват при ултразвук терапия  (интензивност на ултразвука до 1 W / cm 2) .    При висока интензивност силното нагряване и кавитацията причиняват разрушаване на тъканите. Този ефект се използва при ултразвук хирургия , За хирургични операции се използва фокусиран ултразвук, който позволява локално разрушаване в дълбоки структури като мозъка, без да се увреждат околните тъкани (интензивността на ултразвука достига стотици и дори хиляди W / cm 2). В хирургията се използват и ултразвукови инструменти, чийто работен край е под формата на скалпел, трион, игли и др. Налагането на ултразвукови вибрации на такива обичайни за хирургически инструменти инструменти им дава нови качества, което значително намалява изискваното усилие и, следователно, нараняване на операцията; освен това се проявява хемостатичен и аналгетичен ефект. Контактният ефект с тъп ултразвуков инструмент се използва за унищожаване на някои неоплазми.

Влиянието на мощния ултразвук върху биологичните тъкани се използва за унищожаване на микроорганизми в процесите на стерилизация на медицински инструменти и лекарствени вещества.

UZ намира приложение в стоматологичната практика за отстраняване на зъбен камък. Тя ви позволява бързо да премахнете зъбния камък и плаката от зъбите. В същото време, устната лигавица не е наранена и „джобовете” на кухината са обеззаразени, а пациентът вместо болка изпитва усещане за топлина.

Литература.

1. I.P. Golyamina. Блокада. - М .: Съветска енциклопедия, 1979.

2. I.G. Horbenko. В света на нечутите звуци. - М .: Машиностроене, 1971.

3. V.P. Северденко, В.В. Klubovich. Използването на ултразвук в промишлеността. - Минск: Наука и технологии, 1967.

Акустичната релаксация е вътрешен процес на възстановяване на термодинамичното равновесие на среда, нарушена от компресия и разреждане в ултразвуковата вълна. Според термодинамичния принцип на равномерно разпределение на енергията върху степените на свобода, енергията на транслационното движение в звуковата вълна се прехвърля към вътрешните степени на свобода, вълнувайки ги, в резултат на което енергията, приписвана на транслационното движение, намалява. Следователно релаксацията винаги е съпроводена от абсорбция на звука, както и от разсейването на скоростта на звука.

При монохроматична вълна промяната в осцилиращото количество W във времето възниква според закона на синуса или косинуса и се описва във всяка точка по формулата: .

Има два вида магнитострикция: линейни, в които геометричните размери на тялото се променят в посоката на приложеното поле, и обемни, в които геометричните размери на тялото се променят във всички посоки. Линейната магнитострикция се наблюдава при много по-ниски напрегнатост на полето от общата. Следователно, линейната магнитострикция се използва практически в магнитострикционни преобразуватели.

Термистор - резистор, чието съпротивление зависи от температурата. Термодвойка - два проводника от различни метали, свързани заедно. В краищата на проводниците ЕМП възниква пропорционално на температурата.

Въпреки че изследванията на ултразвуковите вълни са започнали преди повече от сто години, само през последния половин век те са били широко използвани в различни области на човешката дейност. Това се дължи на активното развитие както на квантовите, така и на нелинейните раздели на акустиката, както и на квантовата електроника и физиката на твърдото тяло. Днес ултразвукът не е просто обозначение на високочестотния регион на акустичните вълни, а цялостно научно направление в съвременната физика и биология, което е свързано с индустриални, информационни и измервателни технологии, както и диагностични, хирургически и терапевтични методи на съвременната медицина.

Какво е това?

Всички звукови вълни могат да се разделят на човешко-звукови - това са честоти от 16 до 18 хиляди Hz и тези, които са извън обхвата на човешкото възприятие - инфрачервена и ултразвукова. Под инфразвук те се разбират като вълни, подобни на звук, но с възприемано човешко ухо. Горната граница на инфразвуковата област е 16 Hz, а дъното е 0.001 Hz.

Ултразвукът е също звукови вълни, но само тяхната честота е по-висока от тази на човешкия слухов апарат. Като правило те разбират честоти от 20 до 106 kHz. Горната им граница зависи от средата, в която се разпространяват тези вълни. Така, в газообразна среда, границата е 106 kHz, а в твърдите вещества и течностите достига маркировка от 1010 kHz. В шума от дъжд, вятър или водопад гръмотевични изхвърляния и шумолене на камъчета, навити в морската вълна, съдържат ултразвукови компоненти. Това се дължи на способността да се възприемат и анализират вълните на ултразвуковия кит и делфините, прилепите и нощните насекоми са ориентирани в пространството.

Малко история

Първите ултразвукови (ултразвукови) изследвания са проведени в началото на 19 век от френския учен Ф. Саварт, който се опитва да установи горната честотна граница на слуха на човешкия слухов апарат. Освен това, изучаването на ултразвуковите вълни включва такива известни учени като германския V. Win, англичанин руски с група студенти.

През 1916 г. френският физик П. Ланжевен, в сътрудничество с руския емигрантски учен Константин Шиловски, е успял да използва кварц за получаване и излъчване на ултразвук за морски измервания и за откриване на подводни обекти, което позволява на изследователите да създадат първия сонарен излъчвател и приемник.

През 1925 г. американецът V. Pierce създаде устройство, наречено днес интерферометърът Pierce, който измерва с висока точност скоростта и абсорбцията на ултразвук в течни и газообразни среди. През 1928 г. съветският учен С. Соколов е първият, който използва ултразвукови вълни за откриване на различни дефекти в твърдите частици, включително металните.

В следвоенните 50-60-те години на базата на теоретичните разработки на колектива на съветските учени, оглавяван от Л. Д. Розенберг, започна широкото използване на ултразвук в различни индустриални и технологични области. В същото време благодарение на работата на британски и американски учени, както и на изследвания от съветски изследователи като Р. В. Хохлов, В. А. Красильников и много други, научната дисциплина като нелинейна акустика се развива бързо.

По същото време се правят първите опити на американците да използват ултразвук в медицината.

В края на 40-те години на миналия век съветският учен Соколов разработи теоретично описание на устройство, предназначено да визуализира непрозрачни обекти - „ултразвуков“ микроскоп. Въз основа на тези работи, в средата на 70-те години, специалистите от Станфордския университет създадоха прототип на сканиращ акустичен микроскоп.

Специални функции

Като имат обща природа, вълните на звуковия диапазон, както и ултразвукови, се подчиняват на физичните закони. Но ултразвукът има редица характеристики, които му позволяват да се използва широко в различни области на науката, медицината и технологиите:

1. Къса дължина на вълната. За най-ниския диапазон на ултразвук, той не превишава няколко сантиметра, което води до радиален характер на разпространението на сигнала. В този случай вълната се фокусира и разпространява чрез линейни лъчи.

2. Незначителният период на колебания, благодарение на което ултразвукът може да се излъчва импулсивно.

3. В различни среди, ултразвукови вибрации с дължина на вълната не повече от 10 mm имат свойства, подобни на светлинните лъчи, които позволяват фокусиране на вибрациите, формиране на насочена радиация, т.е. не само изпращане на енергия в правилната посока, но и концентриране в необходимия обем.

4. С малка амплитуда е възможно да се получат високи стойности на енергията на трептенията, което ви позволява да създавате високоенергийни ултразвукови полета и лъчи, без да използвате голямо оборудване.

5. Под влиянието на ултразвук върху околната среда има много специфични физични, биологични, химични и медицински ефекти, като:

• дисперсия;
• кавитация;
• обезгазяване;
• локално отопление;
• дезинфекция и мн. и др.

видове

Всички ултразвукови честоти са разделени на три типа:

• ULF - ниско, с обхват от 20 до 100 kHz;
• USS - средна честота - от 0.1 до 10 MHz;
• ULF - висока честота - от 10 до 1000 MHz.

Днес практическото използване на ултразвук е предимно използването на вълни с ниска интензивност за измерване, контролиране и изучаване на вътрешната структура на различни материали и продукти. Високочестотните се използват за активно влияние върху различни вещества, което позволява да се променят техните свойства и структура. Диагностиката и ултразвуковото лечение на много заболявания (използващи различни честоти) е отделна и активно развиваща се област на съвременната медицина.

Къде се прилага?

През последните десетилетия не само научните теоретици се интересуват от ултразвук, но и практикуващи, които все повече я въвеждат в различни видове човешка дейност. Днес ултразвуковите звена се използват за:

В съвременния свят ултразвукът е важен технологичен инструмент в такива индустриални сектори като:

• желязо и стомана;
• химически;
• селското стопанство;
• текстил;
• храна;
• фармакологична;
• машиностроене и приборостроене;
• нефтохимия, преработка и други.

В допълнение, ултразвукът все повече се използва в медицината. За това ще говорим в следващия раздел.

Употреба в медицината

В съвременната практическа медицина има три основни области на използване на ултразвук с различни честоти:

1. Диагностика.

2. Терапевтични.

3. Хирургично.

Нека разгледаме по-подробно всяка от тези три области.

диагностика

Един от най-модерните и информативни методи за медицинска диагностика е ултразвук. Несъмнените му предимства са: минимално въздействие върху човешките тъкани и високото информационно съдържание.

Както вече споменахме, ултразвукът е звукова вълна, която се разпространява в хомогенна среда по права линия и с постоянна скорост. Ако по пътя им има области с различни акустични плътности, тогава част от осцилациите се отразява, а друга част се пречупва, докато продължава своята собствена.Така, колкото по-голяма е разликата в плътността на граничната среда, толкова по-ултразвукови вибрации се отразяват. Съвременните методи на ултразвук могат да бъдат разделени на място и полупрозрачни.

Местоположение на ултразвука

В хода на такова изследване се записват импулси, отразени от границите на средата с различни акустични плътности. С помощта на подвижен сензор можете да зададете размера, местоположението и формата на обекта, който се изучава.

полупрозрачност

Този метод се основава на факта, че различните тъкани на човешкото тяло абсорбират ултразвук по различни начини. По време на изследването на който и да е вътрешен орган, към нея се изпраща вълна с определена интензивност, след което предаваният сигнал от обратната страна се записва със специален сензор. Картината на сканирания обект се възпроизвежда въз основа на промяна в интензитета на сигнала при "вход" и "изход". Получената информация се обработва и преобразува от компютър под формата на ехограма (крива) или сонограма - двуизмерно изображение.

Доплеров метод

Това е най-активният диагностичен метод, който използва както пулсиращ, така и непрекъснат ултразвук. Доплеровата сонография е широко използвана в акушерството, кардиологията и онкологията, тъй като ви позволява да проследявате дори най-малките промени в капилярите и малките кръвоносни съдове.

Приложения за диагностика

Днес методите за визуализация и измерване на ултразвук са най-широко използвани в областта на медицината, като:

• акушерство;
• офталмологията;
• кардиология;
• неврология на новородени и кърмачета;
• изследване на вътрешните органи:

Ултразвуково изследване на бъбреците;

Жлъчен мехур и канали;

Женска репродуктивна система;

• диагностика на външни и близки повърхностни органи (щитовидни и млечни жлези).

Употреба в терапията

Основният терапевтичен ефект на ултразвука се дължи на способността му да прониква в човешките тъкани, да ги затопля и затопля, да извършва микромасаж на отделни секции. Ултразвукът може да се използва както за пряко, така и за непряко въздействие върху фокуса на болката. В допълнение, при определени условия, тези вълни имат бактерицидно, противовъзпалително, аналгетично и спазмолитично действие. Използван за терапевтични цели, ултразвукът е условно разделен на високи и ниски вибрации.

Това е вълна с ниска интензивност, която е най-широко използвана за стимулиране на физиологични реакции или незначителна, невредима топлина. Ултразвукова терапия е дала положителни резултати при заболявания като:

• артрит;
• артрит;
• миалгия;
• спондилит;
• невралгия;
• разширени и трофични язви;
• анкилозиращ спондилит;
• облитериращ ендартариит.

Провеждат се проучвания, при които ултразвукът се използва за лечение на болестта на Меньер, дуоденални язви и стомашни язви, бронхиална астма и отосклероза.

Ултразвукова хирургия

Модерната хирургия с ултразвукови вълни е разделена на две области:

Селективно унищожаване на участъци от тъкани със специално контролирани ултразвукови вълни с висока интензивност с честоти от 10 6 до 10 7 Hz;

Използване на хирургически инструмент с налагане на ултразвукови вибрации от 20 до 75 kHz.

Пример за селективна ултразвукова хирургия може да бъде използването на ултразвукови камъни в бъбреците. В процеса на такава неинвазивна операция ултразвуковата вълна действа върху камъка през кожата, т.е. извън човешкото тяло.   За съжаление, този хирургичен метод има няколко ограничения. Не използвайте ултразвуково раздробяване в следните случаи:

Бременни жени по всяко време;

Ако диаметърът на камъните е повече от два сантиметра;

За всякакви инфекциозни заболявания;

При наличие на заболявания, които нарушават нормалното съсирване на кръвта;

В случай на тежки костни лезии.

Въпреки че ултразвукът на камъните в бъбреците се извършва без хирургични разрези, той е доста болезнен и се извършва под обща или локална анестезия.

Хирургичните ултразвукови инструменти се използват не само за по-малко болезнено дисекация на костите и меките тъкани, но и за намаляване на загубата на кръв.

Нека погледнем в посока на стоматологията. Ултразвукът премахва стоматологичните камъни по-малко болезнени и всички други манипулации на лекаря са много по-лесни. В допълнение, при травма и ортопедична практика, ултразвукът се използва за възстановяване на целостта на счупените кости. По време на такива операции пространството между костните фрагменти се запълва със специално съединение, състоящо се от костни стружки и специална течна пластмаса, след което се излагат на ултразвук, благодарение на което всички компоненти са здраво свързани. Тези, които са претърпели операция, по време на която е използван ултразвук, оставят различни прегледи - положителни и отрицателни. Трябва да се отбележи обаче, че има още по-доволни пациенти!

Честотите от 16 Hz - 20 kHz, които човешкият слухов апарат може да възприеме, обикновено се наричат ​​звукови или акустични, например писък на 10 kHz комар. Но въздухът, дълбините на моретата и земните недра са изпълнени със звуци, които са извън този диапазон - инфра и ултразвук. В природата, ултразвукът се намира като компонент на много естествени шумове, в шума на вятъра, водопада, дъжда, морските камъчета, валцувани от сърф, в мълниеносни зауствания. Много бозайници, като котки и кучета, имат способността да възприемат ултразвук, с честоти до 100 kHz, и възможностите на местоположението на прилепите, нощните насекоми и морските животни са добре познати на всички. Съществуването на такива звуци е открито с развитието на акустиката едва в края на XIX век. В същото време започнаха и първите изследвания на ултразвука, но основите на неговото прилагане бяха положени едва през първата трета на ХХ век.

Какво е ултразвук

Ултразвуковите вълни (нечутими звуци) по своята природа не се различават от вълните на звуковия диапазон и се подчиняват на същите физични закони. Но ултразвукът има специфични особености, които определят широкото му използване в науката и технологиите.

Ето основните:

• Къса дължина на вълната. За най-ниския ултразвуков обхват, дължината на вълната не превишава няколко сантиметра в повечето среди. Късата дължина на вълната определя радиалната природа на разпространението на ултразвукови вълни. Близо до излъчвателя ултразвуковото излъчване се разпространява под формата на греди, които са близки по размер до размера на излъчвателя. Като се стигне до нехомогенности в средата, ултразвуковият лъч се държи като светлинен лъч, преживяващ отражение, пречупване, разсейване, което прави възможно образуването на звукови образи в оптично непрозрачни среди, използвайки чисто оптични ефекти (фокусиране, дифракция и др.)
• Малък период на трептене, който позволява да се излъчва ултразвук под формата на импулси и да се извършва в средата точното време за избор на разпространяващи се сигнали.
• Възможността за получаване на високи стойности на интензивност на вибрациите при малка амплитуда, тъй като енергията на трептенията е пропорционална на квадрата на честотата. Това ви позволява да създавате ултразвукови лъчи и полета с високо ниво на енергия, без да се изисква голямо оборудване.
• В ултразвуковото поле се развиват значителни акустични токове, поради което ефектът на ултразвука върху околната среда генерира специфични физични, химични, биологични и медицински ефекти като кавитация, капилярно действие, дисперсия, емулгиране, дегазиране, дезинфекция, локално отопление и много други.

История на ултразвука

Вниманието към акустиката се дължи на нуждите на военноморските сили на водещите сили - Великобритания и Франция акустиката е единственият тип сигнал, който може да се разпространява далеч във водата. През 1826 г. френският учен Коладон определя скоростта на звука във водата. Експериментът Коладон се счита за раждане на модерна хидроакустика. Ударът по подводната камбанка в Женевското езеро се състоя с едновременно изгаряне на барут. Коладон забеляза флаш прах на разстояние 10 мили. Той чу и звука на звънеца, използвайки подводна слухова тръба. Измервайки времевия интервал между тези две събития, Коладон изчисли скоростта на звука - 1435 m / s. Разликата със съвременните изчисления е само 3 m / s.

През 1838 г. в Съединените щати за първи път се използва звук за определяне на профила на морското дъно. Източникът на звука, както и в експеримента на Коладон, беше звънец под водата, а приемникът беше голям слухови тръби, които паднаха зад борда. Резултатите от експеримента бяха разочароващи - звукът на камбаната, както и експлозията на праховите касети във водата, дадоха твърде слаб ехо, почти нечувано сред другите звуци на морето. Необходимо е да се отиде в района на по-високите честоти, което позволява да се създават насочени звукови лъчи.

Първият генератор на ултразвук е направен през 1883 г. от англичанина Halton. Ултразвукът беше създаден като висок звук на ръба на ножа, когато въздушният поток го удари. Ролята на такъв ръб в свирката Галтън играе цилиндър с остри ръбове. Въздух (или друг газ), който се освобождава под налягане през пръстеновидната дюза, с диаметър на ръба на цилиндъра, се е появил върху него и са възникнали високочестотни колебания. Издувайки свирката с водород, успяхме да получим трептения до 170 kHz.

През 1880 г. Пиер и Жак Кюри направиха критично откритие за ултразвукова технология. Братята Кюри забелязаха, че когато се прилага налягане към кристалите на кварца, се генерира електрически заряд, който е бил пряко пропорционален на приложената към кристала сила. Това явление се нарича "пиезоелектричество" от гръцка дума, която означава "тласък". Освен това те демонстрират обратен пиезоелектричен ефект, който се проявява, когато към кристала се приложи бързо променящ се електрически потенциал, причинявайки неговата вибрация. Отсега нататък техническата възможност за производство на малки емитери и приемници на ултразвук.

Смъртта на "Титаник" от сблъсъка с айсберг, необходимостта от борба с нови оръжия - подводници изискват бързото развитие на ултразвуковата хидроакустика. През 1914 г. френският физик Пол Ланжевен, заедно с руски учен, живял в Швейцария - Константин Шиловски, за първи път разработи сонарна система, състояща се от ултразвуков емитер и хидрофон - ултразвуков вибрационен приемник, базиран на пиезоелектричния ефект. Сонарът Ланжевен-Шиловски е първият ультразвуков уред, използван на практика. Също така в началото на века руският учен С.Я.Соколов разработва основите на ултразвуковата дефектоскопия в промишлеността. През 1937 г. германският диспансер Карл Дюсик, заедно с брат си Фридрих, физик, първо използваха ултразвук за откриване на мозъчни тумори, но получените резултати се оказаха ненадеждни. В медицинската диагностика ултразвукът започва да се използва само от 50-те години на 20-ти век в САЩ.

Ултразвуково приложение

Няколко приложения на ултразвук могат да бъдат разделени на три области:

1. придобиване на ултразвукова информация
2. въздействие върху веществото
3. обработка и предаване на сигнали

Зависимостта на скоростта на разпространение и затихване на акустичните вълни върху свойствата на материята и протичащите в тях процеси се използва за:

• контрол на химични реакции, фазови преходи, полимеризация и др.
• определяне на якостните характеристики и състава на материалите
• определя присъствието на примеси,
• определя скоростта на потока на течност и газ

С помощта на ултразвук можете да измиете, изплашите гризачите, да ги използвате в медицината, да проверите различни материали за дефекти и много по-интересно.

Ултразвукът е област на физиката и технологията, която работи с високочестотни звукови вълни. Основното условие е честотата на трептенията да е над 20 kHz, т.е. 20 хиляди осцилации в секунда. Човешкият слух може да възприеме вибрациите до максимум 18 kHz, така че ултразвуковите вълни не се чуват от нас. Ултразвуковите вълни имат огромен брой медицински и промишлени приложения. Използват се в инструменти за рязане, почистване, смесване, проверка и запояване.

Ултразвуковите вълни могат да бъдат създадени по три основни начина: чрез прилагане на променлив ток през кварцов кристал; механично - с помощта на специална сирена (високоговорител); използване на магнитно поле върху кух метален прът.

През 1890 г. Пиер Кюри открива първия метод за получаване на ултразвукови вибрации. По време на Втората световна война ултразвукът е използван за откриване на подводници под вода с помощта на акустичен сонар. Днес ултразвуковите вълни са намерили много важни приложения.

В медицината ултразвукът намери много широко приложение. Ултразвуково изследване или ултразвук е метод за изследване на вътрешните органи на пациент без операция и рентгеново облъчване. Ултразвукът включва изследването със специална сонда, която се поставя върху повърхността на кожата и излъчва ниско енергийни ултразвукови вълни вътре в тялото. Отразявайки се от различни тъкани, вълните се връщат към сондата, където се превръщат в електрически сигнал, който след това се показва на монитора. Ултразвукът може да се използва за откриване на тумори, диагностика на заболявания на жлъчния мехур, бъбреците, черния дроб и някои други органи. В допълнение, ултразвукът се използва за диагностициране на състоянието на детето по време на бременност.

Ултразвукова енергия с по-голяма мощност може да се използва за нагряване на тъканите в тялото. Този метод може да се използва за лечение на артрит, бурсит, мускулна дистрофия и други тъкани. В стоматологията се използва ултразвук за почистване на зъбите от зъбен камък.

Друго важно свойство на ултразвука, способността за генериране на милиони малки мехурчета в течност, позволява да се използва за почистване на части. Този процес се нарича кавитация. Използва се за почистване на перките на витла на кораби, хирургически инструменти и други предмети, където е необходима висока степен на почистване.

Техниката подобна на кавитацията позволява използването на ултразвук за механична обработка на различни твърди материали, дори и стомана и диаманти. Течността и абразивният материал се превръщат чрез ултразвук в непрекъснат поток, който е способен да реже материали. Тази технология дори се използва за пробиване на скали.

Друго приложение на ултразвук в областта на диагностицирането на метални изделия за износване и скрап. Ултразвуковият поток от вълни, изпратен вътре в частта, се отразява от пукнатини и неравности обратно към радиатора. Тази функция ви позволява да проверите детайлите на превозните средства, машините и конструкциите за скрити и опасни дефекти.

В допълнение към горните приложения, ултразвуковите вълни се използват и за боядисване, смесване на течности, запояване на метали, както и в средства за дистанционно управление и аларми за сигурност.

основен » инструкции » Ултразвукът е честотата, интензивността и дълбочината на проникване. Ултразвук - Какво е това?