Принцип и применение ультразвука
Законы распространения отражения, преломления, дифракции и рассеяния ультразвуковых волн в среде по существу не отличаются от законов слышимых звуковых волн. Но длина волны ультразвука очень мала, всего несколько сантиметров, даже несколько тысячных долей миллиметра.
Законы распространения отражения, преломления, дифракции и рассеяния ультразвуковых волн в среде по существу не отличаются от законов слышимых звуковых волн. Но длина волны ультразвука очень мала, всего несколько сантиметров, даже несколько тысячных долей миллиметра.
Таким образом, техническое применение ультразвука в основном включает два аспекта:
(1) Ультразвуковая обработка. Ультразвуковая обработка в основном использует свои энергетические характеристики и кавитацию для изменения или ускорения изменения определенных физических, химических, биологических свойств или состояний веществ. Использование сильных ультразвуковых волн для обработки, ультразвуковой очистки, ультразвуковой сварки, ультразвукового эмульгирования, ультразвукового дробления, ультразвуковой дегазации, ультразвуковой медицинской обработки, ультразвуковой обработки семян и т. Д. Широко используется в различных секторах, таких как промышленность, сельское хозяйство, медицина и т. Д. здоровье. В промышленности сильные ультразвуковые волны используются для сверления и резки твердых предметов, таких как сталь, керамика, драгоценные камни и алмазы. Обычно мы можем использовать молотки и стальные сверла, чтобы проделывать отверстия в твердых породах одну за другой. Ультразвуковая обработка также является причиной.
(2) Ультразвуковое обнаружение дефектов, измерение толщины, измерение расстояния, медицинская диагностика и визуализация. В промышленном производстве метод передачи ультразвука часто используется для неразрушающего обнаружения продуктов. Ультразвуковая волна, излучаемая ультразвуковым генератором, может проникать в исследуемый образец и приниматься приемником на противоположной стороне. Если внутри образца есть дефект, ультразвуковая волна будет отражаться от дефекта. В это время приемник на противоположной стороне не может принимать или не может принимать все ультразвуковые сигналы, излучаемые генератором. Таким образом, можно определить, есть ли дефекты в образце, не повреждая образец, подлежащий испытанию. В медицинской диагностике часто используется эхо-метод: слабый ультразвук проникает в организм человека. Когда ультразвук достигает границы раздела органа, он будет отражать и передавать. Ультразвуковые волны, передаваемые в органы, будут отражаться и снова передаваться, когда они сталкиваются с поверхностью раздела. Ультразвуковой приемник каждый раз принимает отраженные волны. Медицинский персонал может определить размер и расположение органов и их внутренних поражений на основе временного интервала и силы каждой принятой отраженной волны. По сравнению со слышимыми звуковыми волнами, ультразвуковые волны имеют много странных характеристик:
1. Кавитация - когда ультразвуковые волны распространяются в жидкости, в жидкости будут образовываться небольшие полости из-за сильной вибрации жидких частиц. Эти небольшие полости расширяются и быстро закрываются, вызывая сильные столкновения между частицами жидкости, что приводит к давлению от тысяч до десятков тысяч атмосфер. Это сильное взаимодействие между частицами вызовет резкое повышение температуры жидкости и будет играть хороший эффект перемешивания, так что две несмешивающиеся жидкости (например, вода и масло) эмульгируются и ускоряют растворение растворенных веществ. химическая реакция. Различные эффекты, вызванные действием ультразвуковых волн в жидкости, называются ультразвуковой кавитацией.
2. Характеристики мощности - когда звук распространяется в воздухе, он толкает частицы в воздухе, чтобы они колебались взад и вперед и воздействовали на частицы. Мощность звуковой волны - это физическая величина, которая выражает скорость работы звуковой волны' При одинаковой интенсивности, чем выше частота звуковой волны, тем большую мощность она имеет. Из-за высокой частоты ультразвуковых волн мощность ультразвуковых волн очень велика по сравнению с обычными звуковыми волнами.
3. Характеристики распространения - длина волны ультразвуковых волн очень мала, а размер обычных препятствий во много раз превышает длину волны ультразвуковых волн. Поэтому дифракционная сила ультразвуковых волн очень мала. Он может распространяться по прямой в однородной среде. Чем короче длина ультразвуковой волны, тем заметнее эта особенность.
