Особливості ультразвуку

Закони поширення ультразвукових хвиль в середовищі, таких як відбиття, заломлення, дифракція та розсіювання, принципово не відрізняються від законів (чутних) звукових хвиль. Але довжина хвилі ультразвуку дуже коротка, всього кілька сантиметрів, або навіть кілька тисячних міліметрів. У порівнянні з (чутними) звуковими хвилями ультразвук має безліч екзотичних властивостей:

1. Довжина хвилі ультразвукової хвилі дуже коротка, а розмір звичайної перешкоди в багато разів перевищує довжину хвилі ультразвукової хвилі, тому дифракційна здатність ультразвукової хвилі дуже погана, але вона може поширюватися по прямій лінії в однорідному середовищі. характеристики більш виражені. Тому, коли ультразвукова хвиля поширюється, спрямованість сильна, а енергія легко концентруватися.

2. Ультразвук може поширюватися в різних середовищах і може долати досить далеко.

3. Взаємодія між ультразвуком і середовищем передачі звуку помірна, і легко переносити інформацію про стан середовища передачі звуку (діагностика або вплив на середовище передачі звуку). Ультразвук - це форма хвилі, яка може бути використана в якості носія або середовища для виявлення і навантаження інформації (наприклад, B-УЗД, що використовується для діагностики); ультразвук також є формою енергії, коли його інтенсивність перевищує певне значення, воно може проходити і середовище, через яке передається ультразвукова хвиля, взаємодіє, впливає, змінює і руйнує стан, властивості і структуру останнього (використовується для терапії).

Ультразвукова хвиля взаємодіє з середовищем в процесі розмноження, змінюється фаза і амплітуда, які можуть змінювати стан, склад, структуру, функції та властивості середовища. Цей тип змін називається ультразвуковим ефектом. Взаємодія між ультразвуковим і середнім можна розділити на тепловий механізм, механічний механізм і механізм кавітації.

(1) Тепловий механізм: Коли ультразвукова хвиля поширюється в середовищі, її вібраційна енергія безперервно поглинається середовищем і перетворюється в тепло, що підвищує температуру середовища. Такий ефект підвищення температури середовища називається тепловим механізмом ультразвуку. (2) Механічний механізм: Коли частота низька, коефіцієнт поглинання невеликий, а час ультразвукової дії дуже короткий, ультразвуковий ефект не супроводжується очевидним тепловим ефектом. В цей час ультразвуковий ефект можна віднести до механічного механізму, тобто ультразвуковий ефект походить від внеску механічної кількості, що характеризує звукове поле. Ультразвук також є формою передачі механічної енергії, і такі параметри, як зміщення походження, швидкість вібрації, прискорення і звуковий тиск в процесі флуктуації, можуть виражати ультразвуковий ефект.

(3) Механізм кавітації: Одним з основних механізмів ультразвукового сонохімічного впливу є акустична кавітація (включаючи утворення, зростання і колапс бульбашок і т.д.). Явище включає в себе два аспекти, тобто сильне ультразвук виробляє бульбашки в рідині і особливий рух бульбашок під дією сильного ультразвуку.

Ультразвук - це високочастотна механічна хвиля з характеристиками концентрованої енергії і сильною проникаючою силою. Ультразвук складається з ряду щільних і щільних поздовжніх хвиль, і поширюється навколо через рідке середовище. Коли акустична енергія досить висока, тяжіння між молекулами в рідкій фазі порушується під час вільного півциклу, утворюючи кавітаційний ядро. Термін служби кавітаційного ядра становить близько 0,1 мкм, він може генерувати місцеве середовище високої температури і високого тиску близько 4000-6000 К і 100 МПа в момент вибуху, і генерувати мікроджет зі швидкістю близько 110 м / с з сильною силою удару, це явище називається ультразвуковою кавітацією.