Ce este cu ultrasunete și modul în care este util
Ce este cu ultrasunete
Undele cu ultrasunete (sunet nu pot fi auzite) este în mod inerent diferit de valurile din gama audibil, și să respecte aceleași legi fizice. Cu toate acestea, ultrasunete are caracteristici specifice care au determinat aplicarea largă în domeniul științei și tehnologiei.
Aici sunt cele mai importante:
- lungime de undă de mică adâncime. Pentru cel mai mic interval de lungime de undă cu ultrasunete nu depășește câțiva centimetri cele mai multe medii. radiații de lungime de undă mică determină propagarea undelor ultrasonice. In apropierea transductorul ultrasonic propagates sub formă de grinzi, de dimensiune apropiată de dimensiunea radiatorului. Urcarea eterogenitatea în mediu, fasciculul de ultrasunete se comportă ca reflexia fasciculului de lumină de testare, refracție, împrăștiere, care permite formarea unei imagini de sunet media opac optic, folosind efecte pur optice (focus, difracție, etc.).
- Perioada de oscilație mică, ceea ce permite să emită ultrasunete sub formă de impulsuri și de a efectua precis într-un timp mediu de semnale de selecție propagare.
- Capacitatea de a obține valori ridicate ale intensității de oscilație la mică amplitudine, ca energia de oscilație este proporțională cu pătratul frecvenței. Acest lucru permite crearea de grinzi cu ultrasunete și câmpuri cu un nivel ridicat de energie, fără a necesita un echipament mare.
- Câmpul ultrasunete dezvolta de streaming acustice semnificative, astfel încât efectul ultrasunetelor asupra mediului dă naștere unor efecte specifice fizice, chimice, biologice și medicale, cum ar fi cavitație, efectul capilar, de dispersare, de emulsionare, decontaminare, dezinfectare, încălzire locală, și multe altele.
Istoria ultrasunete
Atenție la acustică sa datorat nevoilor Marinei a puterilor de conducere - Marea Britanie și Franța, în calitate de acustică - singurul tip de semnal care se poate extinde cu mult în apă. În 1826, omul de știință francez Colladon a determinat viteza sunetului în apă. Colladon experiment este considerat nașterea acusticii subacvatice moderne. Bate în clopotul subacvatic din Lake Geneva, a avut loc în timp ce au dat foc la pulbere. Flash-ul de praf de pușcă Colladon observat la o distanță de 10 mile. El a auzit, de asemenea, sunetul clopotului cu ajutorul țevii acustice subacvatice. Prin măsurarea intervalului de timp între aceste două evenimente, Colladon calculate viteză de sunet - 1435 m / sec. Diferența față de calculele moderne este de numai 3 m / s.
În 1838, în Statele Unite, sunetul folosit pentru prima dată pentru a determina profilul fundului mării. Sursa de sunet, ca în experimentul Colladon a fost clopot care sună sub apă, și receptor tubul auditiv ridicat coboară peste bord. Rezultatele testelor au fost dezamăgitoare - sunetul clopotului, precum și subminând cartușele de pulbere de apă, a dat ecou prea slab, aproape nemaiauzit printre celelalte sunete ale mării. A trebuit să meargă la frecvențe mai mari, permițându-vă pentru a capta direcția fasciculelor de sunet.
Primul generator de ultrasunete realizat în 1883 de către englezul Galton. Ultrasunete a fost generat ca sunetul de ton ridicat la vârful lamei, atunci când fluxul de aer intră. Rolul insulei în fluier Galton a jucat un cilindru cu muchii ascuțite. Air (sau alt gaz) este evacuat sub presiune printr-o duză inelară cu un diametru identic cu marginea cilindrului și se acumulează în oscilații de înaltă frecvență a avut loc. Fluier suflare hidrogen, a reușit să obțină vibrațiile de până la 170 kHz.
În 1880, Pierre și Zhak Kyuri a făcut o descoperire crucială pentru tehnicieni cu ultrasunete. Fratii Curie a observat că, atunci când exercită o presiune asupra cristalelor de cuarț generează o sarcină electrică direct proporțională cu forța aplicată cristalului. Acest fenomen a fost numit „piezoelectricitate“ din cuvântul grecesc care înseamnă „să apăsați“. In plus, au demonstrat efectul piezoelectric invers, care se manifestă atunci când se schimbă rapid potențialul electric aplicat cristalului, făcându-l să vibreze. De acum va fi posibil punct de vedere tehnic pentru fabricarea emițători de mici dimensiuni și receptoare de ultrasunete.
Moartea „Titanic“, dintr-o coliziune cu un iceberg, necesitatea de a lupta cu arme noi - submarine a cerut dezvoltarea rapidă a ultrasunete acustica subacvatice. În 1914, fizicianul francez Pol Lanzheven, împreună cu savantul român care a trăit în Elveția - Constantin Shilovsky dezvoltat primul sonar, format din traductor de ultrasunete și hidrofoane - un receptor de vibrații ultrasonice, pe baza efectului piezoelectric. Sonar Langevin - Shilovsky, a fost primele dispozitive cu ultrasunete utilizate în practică. De asemenea, la începutul secolului al savantului roman S.Ya.Sokolov dezvoltat baza de testare cu ultrasunete în industrie. În 1937, fizicianul german Carl Upsihiatr Dussik, împreună cu fratele său Frederick, un fizician, primul care a folosit ultrasunete pentru detectarea tumorilor cerebrale, dar rezultatele lor nu erau fiabile. În ultrasunete medicale de diagnosticare a început să fie utilizat numai cu anii '50 ai secolului XX-lea în Statele Unite ale Americii.
Utilizarea de ultrasunete
aplicarea multiplă cu ultrasunete pot fi împărțite în trei zone:
- primirea de informații prin intermediul ultrasunetelor
- expunerea la substanță, substanța
- Prelucrarea și transmiterea semnalelor
Dependența vitezei de propagare și atenuarea undelor acustice prin proprietățile materiei și proceselor care au loc în ea, este utilizat pentru:
- controlul reacțiilor chimice, fază de tranziție, etc. polimerizare.
- determinarea caracteristicilor de rezistență și compoziția materialului,
- determinarea prezenței impurităților,
- determinarea vitezei de curgere și a gazului
Cu ajutorul ultrasunetelor pot fi spălate, descuraja rozătoare utilizate în medicină, testați diverse materiale pentru defecte, și mult mai interesant.
Instrumente moderne cu ajutorul ultrasunetelor
Unele dintre aceste dispozitive sunt foarte ușor de utilizat și au nevoie în viața de zi cu zi: