Ультразвук является частью звуковых волн, человеческое ухо не слышит звуковые волны, частота выше 20 кГц, у него и звуковые волны есть общие, которые производятся материалом и вибрацией, и передаются только в среде ; В то же время, он также широко распространен в природе, многие животные могут передавать и получать ультразвуковые сигналы, из которых наиболее летучие мыши выдающиеся, он использует ультразвуковое эхо слабого полета и ловит пищу в темноте. Но УЗИ также обладает особыми свойствами, такими как более высокие частоты и более короткие длины волн, поэтому он похож на световые волны с более короткой длиной волны.
функции
Ультразвуковая волна представляет собой упругую механическую вибрационную волну, которая имеет некоторые характеристики по сравнению со звуковым звуком. Ускорение вибрации в точке массы среды передачи очень велико. Кавитация происходит в жидкой среде, когда интенсивность ультразвука достигает определенного значения.
Характеристики луча
Звуковые волны от источника звука движутся в направлении (слабое в других направлениях), называемом лучом. Из-за короткой длины волны ультразвуковые волны показывают концентрированный пучок излучения, движущийся в определенном направлении по мере прохождения через отверстие, которое больше длины волны. Из-за сильного направления ультразвука информация может быть собрана. Кроме того, когда диаметр препятствия больше длины волны в направлении распространения ультразвука, за препятствием будет генерироваться «звуковая тень». Они похожи на свет, проходящий через отверстия и препятствия, поэтому ультразвуковые волны имеют характеристики луча, похожие на световые волны.
Качество луча ультразвуковой волны обычно измеряется величиной угла расходимости (обычно)
Это показано как полупередача вертлужной впадины. Например, в качестве источника звука используется плоский кольцевой поршневой источник, его размер определяет
Основные принципы ультразвука
Основные принципы ультразвука (4 фотографии)
Подходящий диаметр (D) источника звука и длина волны звуковой волны показаны ниже. Таким образом, чтобы звуковое тело излучало направленное хорошее ультразвуковое исследование, должно быть установлено, что угол наклона угла наклона, по возможности, прямой спазм, излучатель D (источник) должен быть большим или частота f также должна быть высокой, чтобы срабатывать, в противном случае это будет иметь обратный эффект. Поскольку длина волны ультразвука, короче длины волны слышимого звука, поэтому она лучше, чем слышимые характеристики луча звуковой волны, чем выше частота ультразвука, тем короче длина волны, характеристики распространения значительны для определенного направления.
Абсорбционные характеристики
Когда ультразвуковые волны движутся в различных средах, с увеличением расстояния распространения интенсивность ультразвука будет постепенно ослабевать, и энергия будет постепенно потребляться. Этот вид энергии поглощается средой, которая называется звукопоглощением. 1845 Сток. GG). Найдено: когда звуковые волны через жидкость из-за относительного движения жидких частиц и внутреннего трения (т. Е. Вязкого эффекта) приводят к звукопоглощению, что обусловлено внутренним трением среды или вязкой жидкости при звукопоглощении формула. Кроме того, когда звуковые волны проходят через жидкие среды, температура зоны сжатия будет выше, чем средняя температура. Напротив, температура ниже средней температуры разреженной области, поэтому из-за теплопередачи между сжатием и разреженной частью звуковых волн в теплообмен, таким образом, уменьшение акустической энергии в 1868 г. Кирхгофф (Kirchhoff g .), вызванные звукопоглощением формулы теплопроводности.
Видно, что коэффициент поглощения а пропорционален квадрату частоты звуковой волны, а при увеличении частоты в 10 раз коэффициент поглощения увеличивается в 100 раз. То есть чем выше частота, тем больше поглощение, поэтому расстояние распространения звуковой волны меньше. В газе Эйнштейн предложил в 1920 году дисперсию звуковой частоты для определения скорости реакции попутного газа, тем самым способствуя усвоению механизма молекулярной тепловой релаксации газа, распространяется на жидкость, поскольку молекулы в среде получаются столкновениями между молекулами, поглощающими термические релаксации. Таким образом, низкочастотные звуковые волны могут перемещаться на большие расстояния в воздухе, а высокочастотные звуковые волны быстро распадаются в воздухе.
В твердых телах поглощение звука во многом зависит от фактической структуры твердых тел.
Вызванное выше, чтобы увидеть некоторые причины различной среды по поглощению звука, но главная причина заключается в том, что средняя вязкость, теплопроводность, фактическая структура среды и среда микроскопической динамики, вызванные эффектом релаксации и т. Д. ., в процессе звукопоглощения среды изменяется с частотой звука. Ультразвуковая волна представляет собой высокочастотную звуковую волну при распространении в той же среде, когда частота увеличивается, энергия, поглощаемая средой, возрастает. Например, частота
Отношение энергии, поглощаемой ультразвуком Гц в воздухе, равно
Звуковые волны Гц в 100 раз больше. Для той же частоты ультразвуковой передачи из-за разных сред. Например, при распространении в газе, жидкости и твердом состоянии его поглощение является самым сильным, более слабым и наименьшим, соответственно. Таким образом, ультразвуковые волны движутся на самом коротком расстоянии в воздухе.
Когда ультразвуковые волны распространяются в однородной среде, интенсивность звука ослабевает с увеличением расстояния за счет поглощения среды, что является затуханием звуковых волн.
Когда начальная интенсивность ультразвуковой волны равна J0, после расстояния х метров ее интенсивность равна
Jx Joe - 2 ax = ""
Где a - коэффициент поглощения (коэффициент затухания).
Коэффициент поглощения звуковых волн в различных средах может быть получен сверху.
Из этого видно, что мощность ультразвука уменьшается экспоненциально. Например, интенсивность ультразвуковой волны с частотой 106 Гц будет уменьшаться наполовину после выхода из источника звука и прохождения 0,5 м в воздухе. Он путешествует по воде, это будет 500 миллионов миль, прежде чем он будет вдвое сильнее.
Можно видеть, что расстояние, пройденное в воде, в 1000 раз превышает расстояние, пройденное на воздухе. Чем выше частота, тем быстрее распад. Если ультразвук с частотой 1011 Гц передается по воздуху, он исчезнет без следа в одно мгновение, когда он покинет источник звука. В вязких жидкостях ультразвук поглощается быстрее. Например, при 200 ° С интенсивность ультразвуковой частоты 300 кГц уменьшается до половины. Достаточно воздуха в 0,4 м
В воде он пройдет через 440 м. В трансформаторном масле он будет распространяться примерно на 100 м. В парафиновом воске он будет распространяться примерно на 3 м. Поэтому материалы с большими размерами (резина, бакелит, асфальт) являются хорошими изоляторами для ультразвукового звука.
Большая энергия
Ультразвуковые волны передают гораздо больше энергии, чем звуковые звуки. Поскольку, когда звуковые волны достигают определенного материала, из-за влияния звуковой волны молекулы в материале также следуют за вибрацией, частота колебаний и акустическая частота одинаковы, поэтому частота молекулярных колебаний для определения скорости молекулярных колебаний , чем выше частота, тем выше скорость. Таким образом, молекулы вещества посредством вибрации и энергии, кроме того, связаны с массой молекул, а молекулы пропорциональны квадрату скорости вибрации, а скорость вибрации связана с частотой колебаний молекул, поэтому чем выше частота звуковые волны, а именно материал, тем выше энергия молекул. Ультразвуковые волны гораздо чаще, чем звуковые волны, поэтому они придают материальным молекулам больше энергии. Это показывает, что сам ультразвук может быть
Поставить материю с достаточной энергией.
Нормальное человеческое ухо может слышать звуковые волны низкой частоты и низкой энергии. Например, громкий голос составляет около 50 мкВт / см2. Но ультразвуковые волны имеют гораздо больше энергии, чем звуковые волны. Например, частота
Ультразвуковая вибрация Гц имеет одинаковую энергию, чем амплитуда и частота
Гц волны вибрируют в миллион раз больше энергии, потому что энергия звуковых волн пропорциональна квадрату частоты. Можно видеть, что это в основном огромная механическая энергия ультразвуковой волны
Массовая точка вещества вызывает большое ускорение.
При нормальной работе нормальная громкость громкости громкоговорителя
Вт / см2. Пистолет выстрелил громко
Вт / см2. Звук умеренной громкости заставляет точку массы воды получать лишь несколько процентов от ускорения силы тяжести (980 см / с2), поэтому она не будет влиять на воду. Однако, если ультразвук применяется к воде, ускорение точки воды может быть в сотни или даже миллионы раз больше, чем сила, так что это будет
Точка воды создает быстрое движение. Он играет важную роль в ультразвуковой экстракции.
Кавитационный феномен
Кавитация - обычное физическое явление в жидкостях. В жидкости, вызванной физическим эффектом, например, вихревым током и ультразвуком для некоторых частей жидкой формы локальной зоны отрицательного давления, таким образом, вызывают разломы жидкости или поверхности твердого тела, образуют крошечную полость или воздушные пузырьки. Кавитация или пузырьки в жидкости в нестационарном состоянии рождаются, процесс развития, а затем быстро закрывается, когда они быстро закрывают взрыв, создает ударную волну, создает местную зону, которая оказывает большое давление. Такая кавитация возникает, когда пузырьки или пузырьки образуются в жидкости, а затем быстро закрываются.
Об основном процессе кавитации и разнице между кавитацией и кипячением кратко: когда жидкость при постоянном нагреве или постоянной температуре статическим или динамическим способом при пониженном давлении может достигать 茌 полости жидкого пара или полости, заполненной газом (или дырки) начали появляться и развиваться, а затем закрывались. Если это состояние вызвано повышением температуры, оно называется «кипячением». Если температура в основном постоянна и локальное давление падает, это называется «кавитацией».
Из основного процесса кавитации над головой видно, что кавитация имеет следующие характеристики: кавитация - явление, происходящее в жидкости, которое не будет происходить ни в какой нормальной среде. Кавитация является результатом жидкой декомпрессии, поэтому кавитацию можно контролировать, контролируя степень декомпрессии. Кавитация - динамическое явление, которое включает в себя развитие и закрытие кавитации.
Ультразвуковая кавитация является сильным ультразвуковым распространением в жидкости, вызванным своего рода своеобразными физическими явлениями, а также созданием, ростом, сжатием, закрытием, полостью жидкой полости, быстрым повторным движением своеобразного физического процесса. Локальное высокое давление, возникающее при обрушении пузырьков при закрытии, высокая температура, из-за звукового поля частоты, интенсивности звука и поверхностного натяжения жидкости, вязкости и окружающей среды эффектов температуры и давления, таких как жидкие частицы газового ядра в звуковое поле под действием ответа может быть умеренным, также может быть сильным. Поэтому звуковая кавитация делится на устойчивое состояние и переходную кавитацию.
Постоянная кавитация относится к динамическому поведению кавитационных пузырьков, содержащих газы и пары. Этот процесс кавитации обычно возникает, когда интенсивность звука меньше 1 Вт / см2. Кавитационные пузыри вибрируют в течение длительного времени и продолжаются для нескольких звуковых волн. Вибрирующие пузырьки воздуха в звуковом поле из-за расширения площади поверхности пузырьков, чем сжатие большого, распространяются, расширяясь до газа внутри пузырька, распространяющегося на внешнюю сторону пузырька, больше, чем при сжатии и образовании пузырьков в процесс вибрации увеличивается. Когда амплитуда колебаний достаточно велика, пузырь будет меняться от устойчивого состояния к переходной кавитации, а затем коллапсировать.
Переходная кавитация обычно относится к кавитационным пузырькам, генерируемым при интенсивности звука более 1 Вт / см2, и вибрация завершается только в течение одного периода звука. Когда интенсивность звука достаточно высока и звуковое давление отрицательно в течение половины недели, жидкость подвергается сильному натяжению. Ядро пузыря быстро расширяется и может достигать в несколько раз своего первоначального размера. Затем, когда звуковое давление составляет половину недели, пузырьки сжимаются и разрываются на многие маленькие пузырьки для образования новых кавитационных ядер. Когда пузырь быстро сжимается, газ или пар в пузырьке сжимаются, и в течение очень короткого времени разрушения кавитационного пузыря пузырь генерирует высокую температуру около 5000 К, аналогичную температуре на поверхности Солнца. Локальное давление около 500 атмосфер, что эквивалентно давлению глубокого дна океана; Скорость изменения температуры достигает 109 К / с. В сопровождении сильной ударной волны и струйки 400 км / ч, явление люминесценции, также можно услышать небольшие всплески. Можно видеть, что энергия, обеспечиваемая кавитацией, создает локальный поток высокого давления, высокой температуры и высокого градиента и обеспечивает новый способ извлечения сложных компонентов лекарственных материалов.
Изучение ультразвуковой кавитации, начавшееся в 1930-х годах, обнаруженное в Monneco и сонолюминесценции Frenzel (SL), вызванное свечением регресса, обусловливает исследование движения пузырьков ультразвуковой кавитации и обзор основного эффекта. Они использовали ультразвуковое исследование пузырьковой группы в жидкости для изучения «кавитации нескольких пузырьков». Ченг-хау ван, де-юнь чжан китайской академии наук в 1960-х годах должен поклоняться под руководством академика, тип власти используется для изучения метода полного движения одного кавитационного пузыря, и эксперимент доказал что кавитационное излучение и электромагнитное излучение в момент закрытия пузырьков, они также изучали кавитацию
Эмульгирующие и механические эффекты. В 1980-е годы Соединенные Штаты Америки Gaitan и Crum с использованием технологии акустической левитации будут представлять собой единый пузырь, «заключенный в тюрьму» в области живота в области стоячей волны в стоячей волне, с плюс синхронным циклическим процессом кавитации и измерением ультразвукового поля. Эти результаты обеспечивают теоретическую основу для применения ультразвука в промышленности, сельском хозяйстве, медицине и других областях, а также обеспечивают условия для измерения ультразвуковой кавитации.
Измерение интенсивности кавитации
Согласно отчету в токе, интенсивность ультразвуковой кавитации не является абсолютным методом измерения, но применение ультразвука в действительном эффекте в какой-то мере имеет прямое отношение к интенсивности кавитации, поэтому ищите способы измерения кавитации прочность имеет важное значение для практического применения. И интенсивность кавитации и кавитационного пузырька не только закрывается, когда давление от размера, количество кавитационного пузырька в единице объема, также связано с различными типами кавитационного пузырька, поэтому может измерять только относительную интенсивность. В настоящее время он в основном изучается с точки зрения ультразвуковой очистки, чтобы непосредственно измерить эффект ультразвуковой очистки, а следующие методы:
Коррозионный метод: будет составлять около 20 мкм толщины алюминия, олова или свинцовой фольги в звуковом поле на определенном расстоянии, кавитационной коррозии, в течение определенного периода времени, в соответствии с коррозией, вес образца для измерения относительной кавитации интенсивность, этот метод называется методом псевдокоррозии. Этот метод может измерять относительную интенсивность кавитации от поверхности жидкости до разных глубин. Метод измерения состоит в том, чтобы спросить, что поверхность поверхности образца образца соответствует, провести несколько измерений, чтобы узнать среднее значение.
Химический метод: когда йодид натрия помещают в четыреххлористый углерод, интенсивность относительной кавитации измеряется количеством йода, выделяемого при акустической кавитации. Этот метод называется химическим методом. Этот метод предназначен для использования метода спектрофотометра или радиоактивного индикатора для количественного определения выделения йода. Поскольку в интенсивности ультразвука 5-30 Вт / см2 количество выделяемого йода увеличивалось с увеличением интенсивности звука после 1-минутной обработки, интенсивность кавитации измерялась с размером высвобождаемого количества.
Метод очистки: очистить артефакты радиоактивного загрязнения в качестве образца, использовать после ультразвуковой очистки, количественное измерение количества удаляемой грязи, чтобы измерить влияние ультразвуковой очистки или интенсивность кавитации, этот метод призван удалить грязь. В практическом применении существуют также методы измерения кавитационного шума, которые здесь не описаны.
Отрицательный эффект и применение ультразвуковой кавитации
Из-за нелинейной вибрации пузырьков, вызванной акустической кавитацией и взрывным давлением при их разрыве, многие физические и химические эффекты могут возникать при кавитации. Эти эффекты имеют негативные последствия, но они также имеют приложения в инженерных технологиях. Например, поверхность высокоскоростных вращающихся лопастей пропеллера, используемых кораблями, часто поражается давлением кавитации и «разъедает» на некоторые отметки. Когда кавитация серьезная, присутствие большого количества воздушных пузырьков будет влиять на тягу пропеллера. В гражданской промышленности кавитационная «коррозия» может повредить трубы и устройства. Однако использование кавитационных ударных волн или локальная высокая температура замкнутых пузырьков могут быть полезными в промышленности. Например, ультразвуковая очистка относится к сложной конструкции аномальных каналов звуковыми волнами, а также к очистке деталей машин и частей микрокомпьютера, помещенных в детергент путем ультразвуковой кавитации. Ультразвуковое удаление окалины и удаление окалины также могут проводиться в котле. Процесс эмульгирования фармацевтического производства также может быть достигнут путем кавитации. Эмульсии смешанных растворов, таких как нефть и вода, могут быть приготовлены в промышленности. Ультразвуковая сварка (разрушение оксидного слоя металлической поверхности и облегчение сварки металлов); Ультразвуковая кавитация используется для продвижения некоторых химических реакционных процессов. Разрушение тонкой стенки растений, содействие растворению химических компонентов в растворителях и повышение скорости химического состава. [2]
Принцип ультразвуковой очистки - высокочастотный колебательный электрический сигнал, создаваемый генератором. Высокочастотная механическая вибрация преобразуется в высокочастотный преобразователь, который передается на чистящую жидкость, и заготовка очищается эффективно. Его рабочий механизм заключается в использовании эффекта кавитации для удвоения или более десяти продаж для улучшения эффекта очистки. Когда жидкость помещается в очистительную машину и применяется ультразвуковая волна, ультразвуковая волна в очищающей жидкости представляет собой своего рода высокочастотную волну с плотной фазой и передачей излучения, что заставляет жидкость вибрировать назад и вперед с высокой скоростью. В области отрицательного давления вибрации, связанной с окружающей жидкостью в дополнение, бесчисленное небольшое образование пузырьков пузырьков и в области положительного давления, крошечные пузырьки воздуха внезапно закрываются, под давлением в процессе закрытия из-за столкновения жидкости возникают сильные удары волны, образованные до тысяч атмосфер мгновенного высокого давления, влияют на очистку заготовки. Жирные и примеси, адсорбированные на заготовке, быстро отделяются от заготовки при непрерывном мгновенном высоком давлении. Чтобы достичь цели очистки. Два основных параметра ультразвуковой волны: частота: F> 20 кГц; Плотность мощности: p = мощность передачи (Вт) / область передачи (см2); Частота p = 0,3 Вт / см2; В жидкости для распространения ультразвуковой очистки грязи на поверхности объекта и ее принцип может быть использован для объяснения явления кавитации, когда распространение ультразвуковых колебаний в жидком звуковом давлении достигает атмосферного давления, плотность мощности составляет 0,35 w / см2, то ультразвуковая звуковая волна может достигать вакуума или отрицательного давления, пика давления, но, фактически, не имеет отрицательного давления, так что производят много давления в жидкости, жидкий молекулярный ядерный разрыв в пустые полки. Полость очень близка к вакууму, и она разрывается, когда ультразвуковое давление достигает своего максимума, когда ультразвуковое давление меняется на противоположное. Явление ударных волн, вызванное разрывом многочисленных маленьких кавитационных пузырьков, называется кавитацией. Слишком маленький звук не может вызвать кавитацию. Ультразвуковая чистящая машина состоит из трех основных частей: (1) нагрузка чистящей жидкости, очищающая цилиндр из нержавеющей стали (2) (3) ультразвуковой преобразователь ультразвуковой очистительной машины ультразвуковой генератор с высокой степенью чистоты, машина имеет низкий уровень шума и длительный срок службы оборудование. И может быть более сложной геометрической формы, такой как множество глухих отверстий, микроотверстий, глубоких отверстий и т. Д. С другими методами очистки, которые трудно чистить детали для эффективной очистки. В результате вышеупомянутой уникальной работы все больше и больше людей узнают и принимают. Во-вторых, характеристики оборудования, когда ультразвуковая очистная машина заполнена водой, после включения цепи питания преобразует переменный ток (ac) 50 Гц в переменный ток ультразвуковой частоты, генерирует колебания, формирование колебаний составлено резонансной цепи индуктивности и емкостного преобразователя, а сигнал колебаний - к постоянной обратной связи для продолжения. Транзистор усиливается, а затем посылает его в последовательный резонансный контур. Эта резонансная частота точно настраивается на естественную резонансную частоту преобразователя, прежде чем машина покинет завод, чтобы наилучшим образом воздействовать на преобразователь. Преобразователь проходит через штырь и прочное сцепление на дне резервуара для очистки нержавеющей стали, ультразвуковая механическая энергия преобразователя через нижнюю часть канала, чтобы перейти к жидкости в резервуаре, а затем наносится на жидкость из артефактов, подлежащих очистке, так что для осуществления функции ультразвуковой очистки. Транзистор большой мощности работает при насыщении переключателя, поэтому его выходная форма волны является квадратной. Когда квадратная волна входит в резонансный контур и фильтруется индуктивностью и емкостью, она становится синусоидальной. Поэтому действующая на преобразователь текущая форма волны стала синусоидальной. Существует два вида ультразвукового генератора мощности ультразвуковой очистительной машины, одна - самовозбуждающаяся, другая - отдельно возбужденная цепь. Самовозбуждающаяся схема проста, практична и экономична. Другие возбужденные цепи имеют высокую мощность, с отслеживанием частоты и ограничением тока, нагревом и другими видами защиты. Эти две схемы подходят для предприятий различного уровня и большего количества клиентов. 1. Подключите генератор к кабелю в отсеке для очистки. 2. Внесите выбранный очищающий раствор в резервуар. 3. Подключите генератор к электросети 220 В плюс или минус 10% 50 Гц. 4. Включите выключатель питания генератора и включите индикатор питания (в этот момент жидкость в баке начинает вибрировать и кавитация). 1. Чтобы продлить срок службы, рекомендуется поместить оборудование в вентилируемую и сухую зону, а вентиляционное отверстие на обратной стороне генератора должно регулярно очищаться. Генератор имеет вентиляционные отверстия со всех сторон, чтобы обеспечить беспрепятственный поток воздуха. 2. (1) очищающий резервуар должен быть погружен в жидкость для загрузки, самый низкий уровень воды> 100 мм (снизу) кобрирующего типа и горизонтальный, преобразователь сбоку, для очищающего бака бака по 100 мм, как в воздухе открывают шанс повредить машину. (2) когда температура корпуса чистящего цилиндра является нормальной температурой, не следует непосредственно впрыскивать высокотемпературную жидкость в цилиндр, чтобы избежать ослабления преобразователя и не повлиять на нормальное использование машины. (3) при необходимости замены чистящего раствора из-за загрязнения, а не на криогенную жидкость непосредственно в высокую температуру внутри цилиндра, он также может привести к преобразователю, должен одновременно закрыть переключатель нагревателя, чтобы избежать нагреватель поврежден слотом без жидкости. (4) регулярно проверяйте преобразователь, чтобы избежать сырости и ударов, чтобы избежать ненужных потерь. 3. После использования основное питание должно быть отключено. 4. Не перезагружайте машину сразу после выключения, время зазора должно быть более одной минуты.
