Генериране на ултразвук

& quot;супер" Характерът на ултразвука идва от факта, че долната граница на неговата честотна лента надвишава човешкия слух, но ако го анализирате по отношение на дължината на вълната, дължината на вълната на ултразвука всъщност е по-къса. Учените наричат ​​дължината на вълната разстоянието между два съседни пика или вдлъбнатини на вълната. Дължината на вълната на механичните вълни, които нашите човешки уши могат да чуят, е 2cm~20m (2cm~20m). Следователно, ние наричаме механични вълни с дължина на вълната по-къса от 2 cm като"ултразвук." Въпреки това, в практически приложения, механичните вълни с дължина на вълната под 3,4 cm (над 10000 hz) могат да се разглеждат като ултразвуково изследване. Дължината на вълната на ултразвука, който обикновено се използва за медицинска диагностика, е 10 μm ~ 350 μm.

Ултразвукът е вид механична вълна. Тя трябва да разчита на средата, за да се разпространява и не може да съществува във вакуум (като пространството). Следователно не можем да използваме ултразвук във вакуум, но все пак можем да използваме оборудване, свързано с електромагнитни вълни (включително радиовълни, микровълни и инфрачервени лъчи). , видима светлина, ултравиолетови лъчи, рентгенови лъчи, гама лъчи и др.), използвайки технология на електромагнитни вълни.

Във въздуха ултразвуковите вълни се отнасят до механични вълни с дължина на вълната по-малка от 2 cm (например, 1,7 cm, 2 cm дължина на вълната съответства на 17 000 Hz, 1,7 cm дължина на вълната съответства на 20 000 Hz, всъщност няма фиксиран стандарт, просто стойност, която е лесна за запомняне), а дължината на вълната му е много кратка. По-ниска от общата долна граница на човешкия слух (2 см), хората наричат ​​тази нечувана механична вълна ултразвук, а дължината на вълната на инфразвуковите вълни обикновено е по-дълга от 20 метра (например 17 метра, 20 метра дължина на вълната съответства на 17 Hz, 17 метра дължина на вълната съответства на 20Hz), по-висока от горната граница на дължината на вълната на слуха. В практически приложения ултразвуковите вълни често съвпадат с обхвата на късовълновите звукови вълни, а механичните вълни с дължина на вълната по-къса от 3,4 cm (10000 hz) могат да се считат за ултразвуково изследване.

Дължината на вълната му е много по-къса от обикновените звукови вълни, така че може да се използва за рязане, заваряване, пробиване и т.н. Поради късата си дължина на вълната, той има много характеристики: първо, анизотропията на разпространение, причинена от късата дължина на вълната, а също и поради късата му дължина на вълната и лошата му дифракционна способност. Въпреки че има добра анизотропия, има голяма загуба във въздуха и не може да се предава. Далеч, лошо проникване, лесно се разпръсква. Ултразвукът обикновено се използва в индустрията и медицината за ултразвуково откриване. Ултразвукът, инфразвукът и звуковият звук са по същество еднакви. Общото между тях е механична вълна, която обикновено се разпространява в еластични среди под формата на надлъжни вълни. Това е форма на разпространение на енергия. Разликата е в ултразвуковите вълни. Дълъг и къс, той може да пътува по права линия в рамките на определено разстояние с малко дифракция и има добра анизотропия. Въпреки това, в сравнение със звуковия и инфразвуковия звук, той има слаба проникваща сила и е лесен за разсейване.

Законите за разпространение на отражение, пречупване, дифракция и разсейване на ултразвукови вълни в средата не се различават съществено от законите на инфразвука и звуковите вълни. Но дължината на вълната на ултразвука е много къса, само няколко сантиметра, дори няколко хилядна от милиметъра. В сравнение с други вълни, ултразвуковите вълни имат много характеристики: характеристики на разпространение - дължината на вълната на ултразвуковите вълни е много малка, а размерът на обикновените препятствия е много пъти по-голям от дължината на вълната на ултразвуковите вълни. Следователно ултразвуковите вълни имат лошо проникване, лоши дифракционни възможности и лесно разсейване. . Може да се разпространява по права линия в хомогенна среда, но е трудна за дифракция. Колкото по-къса е дължината на вълната на ултразвуковата вълна, толкова по-очевидна е характеристиката. Освен това, според закона за разсейване на Рейли, интензитетът на разсеяната вълна е обратно пропорционален на четвъртата степен на дължината на вълната, а дължината на вълната на ултразвуковата вълна е изключително къса. , Значи разсейването е много сериозно и проникващата сила не е добра. Кавитация ─ ─ Когато ултразвуковата вълна се разпространява в средата, има положителен и отрицателен редуващ се период. В положителната фаза ултразвуковата вълна притиска молекулите на средата, за да промени първоначалната плътност на средата и да я увеличи; във фаза на отрицателно налягане Когато молекулите на средата са редки и допълнително диспергирани, плътността на средата се намалява. Когато върху течната среда се приложи достатъчно силна ултразвукова вълна, средното разстояние между молекулите на средата ще надвиши критичното молекулярно разстояние, което поддържа течната среда постоянна. Получава се фрактура и се образуват микромехурчета. Тези малки кухини се разширяват и затварят бързо, причинявайки силни сблъсъци между течните частици, което води до натиск от хиляди до десетки хиляди атмосфери. Това бурно взаимодействие между частиците има добър ефект на разбъркване, така че двете несмесващи се течности (като вода и масло) емулгират и ускоряват разтварянето на разтвореното вещество. Различните ефекти, причинени от действието на ултразвукови вълни в течността, се наричат ​​ултразвукова кавитация.