Какво е ултразвук и как тя е полезна
Какво е ултразвук
Ултразвукови вълни (недоловим звук) по своята същност е различно от вълните на обхвата на чуваемост, и да се подчиняват на същите физични закони. Въпреки това, ултразвук има специфични характеристики, които определят широкото му приложение в областта на науката и технологиите.
Ето основните от тях са:
- Плитък дължина на вълната. За най-ниския диапазон ултразвуков дължината на вълната не превишава няколко сантиметра повечето среди. Малък радиация дължина на вълната предизвиква разпространението на ултразвукови вълни. В близост до ултразвуков трансдюсер се разпространява под формата на лъчи, с размер близък до размера на радиатора. Получаване на хетерогенността в средата, ултразвуковият лъч се държи като отражение тестване светлинен лъч, пречупване, разсейване, което позволява да се образува оптично непрозрачен медии звук изображение чрез чисто оптични ефекти (фокус, дифракция, и т.н.).
- Малък период на трептене, което позволява да излъчва ултразвук под формата на импулси и да изпълнява точно в средно време за избор на размножаване сигнали.
- Способността да се получат високи стойности на интензитета на трептене в малка амплитуда, като трептене енергия е пропорционална на квадрата на честотата. Това позволява създаването на ултразвукови греди и полета с високо ниво на енергия, без да се изисква голямо оборудване.
- Ултразвуковият областта се развива значителна акустичен стрийминг, така че ефектът на ултразвук върху околната среда води до конкретни физически, химически, биологични и медицински ефекти, като например кавитация, капилярната ефект, диспергиране, емулгиране, обеззаразяване, дезинфекция, локално парно, и много други.
Историята на ултразвук
Внимание към акустика се дължи на нуждите на Военноморските сили на водещите сили - Великобритания и Франция, както акустичен - единственият вид сигнал, който може да се простира във водата. През 1826, френски учен Colladon определя от скоростта на звука във вода. Colladon експеримент се счита за раждането на съвременната подводна акустика. Beat в подводния звънец в Женевското езеро настъпили докато подпалване на праха. Светкавицата на барут Colladon наблюдава на разстояние от 10 мили. Той също така е чул гласа на камбаната, с помощта на подводни акустични тръба. Чрез измерване на времевия интервал между тези две събития, Colladon изчислява скоростта на звука - 1435 m / сек. Разликата с модерни изчисления е само 3 м / сек.
През 1838 г. в САЩ, звукът първо използва за определяне на профила на морското дъно. Източникът на звук, като в експеримента Colladon е камбана, която звучи под вода, както и приемник с висока звукова тръба се спуска зад борда. Резултатите от теста са разочароващи - звукът на камбаната, както и подкопават вода прах касети, дадоха твърде слабо ехо, почти нечувано сред другите звуците на морето. Ние трябваше да отидат на по-високи честоти, което ви позволява да улови посоката на звукови лъчи.
първо ултразвук генератор направен през 1883 г. от англичанина Галтън. Ултразвук се генерира като звук от висок тон на върха на острието, когато въздушният поток да влезе. Ролята на острова в съдийски сигнал Галтън играе цилиндър с остри ръбове. Въздух (или друг газ) се изхвърля под налягане през пръстеновидна дюза с диаметър съвпада с края на цилиндъра, и се натрупва в настъпили високочестотни трептения. Подадени сигнали за корупция водород, успя да се вибрациите на до 170 кХц.
През 1880 г., Пиер и Жак Кюри направи решаваща откритие за ехографски техници. Братята Кюри забелязали, че когато се оказват натиск върху кварцови кристали генерира електрически заряд пряко пропорционално на силата, приложена към кристала. Това явление се нарича "пиезоелектричество" от гръцката дума, означаваща "да натисне". В допълнение, те показаха обратен пиезоелектрически ефект, който се проявява, когато бързо промяна на електрически потенциал се прилага на кристала, което го кара да вибрира. От сега нататък той ще бъде технически възможно да се произвеждат малки емитери и получатели на ултразвук.
Смъртта на "Титаник" от сблъсък с айсберг, необходимостта да се бори с нови оръжия - подводници поискаха бързото развитие на ултразвукови подводна акустика. През 1914 г. френският физик Пол Lanzheven, заедно с български учен, който живее в Швейцария - Константин Shilovsky пръв път е разработен сонар, състоящ се от ултразвуков преобразувател и хидрофони - приемник на ултразвукови вибрации, на базата на пиезоелектричен ефект. Sonar Langevin - Shilovsky, е първият ултразвукови устройства, използвани в практиката. Също така в началото на българския учен век S.Ya.Sokolov разработени основите на ултразвукова откриване на дефект в индустрията. През 1937 г. немският лекар Карл Upsihiatr Dussik, заедно с брат си Фредерик, физик, първият, който използва ултразвук за откриване на мозъчни тумори, но резултатите от тях са ненадеждни. В медико-диагностична ултразвук започва да се използва само с 50-те години на XX-ти век в Съединените щати.
Използването на ултразвук
Многократно приложение на ултразвука може да бъде разделена на три области:
- получаване на информация с помощта на ултразвук
- експозиция на веществото, веществото
- Обработка и предаване на сигнали
Зависимостта от скоростта на размножаване и затихването на акустични вълни от свойствата на материята и процеси, протичащи в него, се използва за:
- контролиране на химични реакции, фазов преход и др полимеризация.
- определяне на якостните характеристики и състава на материала,
- определяне наличието на примеси,
- определяне на скоростта на потока и газ
С помощта на ултразвук може да се мие, възпиране гризачи, използвани в медицината, изпробвате различни материали за дефекти, както и много по-интересно.
Съвременни инструменти при използване на ултразвук
Някои от тези устройства са много лесен за използване и е необходимо в ежедневието: