Ultragarso generavimas

& quot;super" Ultragarso pobūdis atsiranda dėl to, kad jo dažnių juostos apatinė riba viršija žmogaus klausą, tačiau analizuojant ją pagal bangos ilgį, ultragarso bangos ilgis iš tikrųjų yra trumpesnis. Mokslininkai atstumą tarp dviejų gretimų bangos smailių ar dugnų vadina bangos ilgiu. Mechaninių bangų, kurias girdi žmogaus ausys, bangos ilgis yra 2 cm–20 m (2 cm–20 m). Todėl mechanines bangas, kurių bangos ilgis yra trumpesnės nei 2 cm, vadiname&ultragarsu." Tačiau praktikoje mechaninės bangos, kurių bangos ilgis mažesnis nei 3,4 cm (virš 10 000 Hz), gali būti laikomos ultragarso tyrimais. Ultragarso bangos ilgis, paprastai naudojamas medicininei diagnozei, yra 10 μm ~ 350 μm.

Ultragarsas yra tam tikra mechaninė banga. Jis turi sklisti nuo terpės ir negali egzistuoti vakuume (pvz., erdvėje). Todėl negalime naudoti ultragarso vakuume, tačiau vis tiek galime naudoti su elektromagnetinėmis bangomis susijusią įrangą (įskaitant radijo bangas, mikrobangų krosneles ir infraraudonuosius spindulius). , Matoma šviesa, ultravioletiniai spinduliai, rentgeno spinduliai, gama spinduliai ir kt.), naudojant elektromagnetinių bangų technologiją.

Ore ultragarso bangos reiškia mechanines bangas, kurių bangos ilgis yra mažesnis nei 2 cm (pavyzdžiui, 1,7 cm, 2 cm bangos ilgis atitinka 17 000 Hz, 1,7 cm bangos ilgis atitinka 20 000 Hz, iš tikrųjų nėra fiksuoto standarto, tik vertė, kurią lengva įsiminti), o jos bangos ilgis yra labai trumpas. Žemiau už bendrą apatinę žmogaus klausos ribą (2 cm), žmonės šią negirdimą mechaninę bangą vadina ultragarsu, o infragarso bangų bangos ilgis paprastai yra ilgesnis nei 20 metrų (pavyzdžiui, 17 metrų, 20 m bangos ilgis atitinka 17 Hz, 17 m bangos ilgis atitinka 20 Hz), didesnis nei viršutinė klausos bangos ilgio riba. Praktikoje ultragarso bangos dažnai sutampa su trumpųjų bangų garsinių garso bangų diapazonu, o mechaninės bangos, kurių bangos ilgis yra trumpesnės nei 3,4 cm (10 000 Hz), gali būti laikomos ultragarso tyrimais.

Jo bangos ilgis yra daug trumpesnis nei įprastų garso bangų, todėl jį galima naudoti pjovimui, suvirinimui, gręžimui ir kt. Dėl trumpo bangos ilgio jis turi daug savybių: pirma, sklidimo anizotropija, kurią sukelia trumpas bangos ilgis, taip pat jo trumpas bangos ilgis ir prastas difrakcijos gebėjimas. Nors jis turi gerą anizotropiją, jis turi didelius nuostolius ore ir negali būti perduodamas. Toli, prastai prasiskverbia, lengvai išsibarsto. Ultragarsas dažniausiai naudojamas pramonėje ir medicinoje ultragarsiniam aptikimui. Ultragarsas, infragarsas ir girdimas garsas iš esmės yra vienodi. Bendra juos turi mechaninė banga, kuri paprastai sklinda elastingoje terpėje išilginių bangų pavidalu. Tai energijos sklidimo forma. Skirtumas yra ultragarso bangos. Ilgas ir trumpas, jis gali keliauti tiesia linija tam tikru atstumu su maža difrakcija ir turi gerą anizotropiją. Tačiau, palyginti su girdimu garsu ir infragarsu, jis turi prastą prasiskverbimo galią ir lengvai išsklaido.

Ultragarso bangų atspindžio, lūžio, difrakcijos ir sklaidos terpėje dėsniai iš esmės nesiskiria nuo infragarso ir girdimo garso bangų dėsnių. Bet ultragarso bangos ilgis labai trumpas, vos keli centimetrai, net kelios tūkstantosios milimetro dalys. Palyginti su kitomis bangomis, ultragarso bangos turi daug charakteristikų: sklidimo charakteristikos – ultragarso bangų bangos ilgis yra labai trumpas, o įprastų kliūčių dydis daug kartų didesnis už ultragarso bangų bangos ilgį. Todėl ultragarso bangos prastai prasiskverbia, prastos difrakcijos galimybės ir lengvai sklaidosi. . Jis gali plisti tiesia linija vienalytėje terpėje, tačiau jį sunku difrakcuoti. Kuo trumpesnis ultragarso bangos ilgis, tuo ryškesnė charakteristika. Be to, pagal Rayleigh sklaidos dėsnį, išsklaidytos bangos intensyvumas yra atvirkščiai proporcingas ketvirtajai bangos ilgio galiai, o ultragarso bangos bangos ilgis yra itin trumpas. , Taigi sklaida labai rimta, o prasiskverbimo galia nėra gera. Kavitacija ─ ─ Kai ultragarso banga sklinda terpėje, yra teigiamas ir neigiamas kintamasis periodas. Teigiamoje fazėje ultragarso banga išspaudžia terpės molekules, kad pakeistų pradinį terpės tankį ir jį padidintų; neigiamo slėgio fazėje Kai terpės molekulės yra išretėjusios ir toliau išsklaidomos, terpės tankis sumažėja. Kai skystoje terpėje veikia pakankamai stipri ultragarso banga, vidutinis atstumas tarp terpės molekulių viršys kritinį molekulinį atstumą, dėl kurio skystoji terpė išlieka pastovi. Atsiranda lūžis ir susidaro mikroburbuliukai. Šios mažos ertmės greitai plečiasi ir užsidaro, sukeldamos smarkius skysčio dalelių susidūrimus, dėl kurių susidaro slėgis nuo tūkstančių iki dešimčių tūkstančių atmosferų. Ši audringa dalelių sąveika turi gerą maišymo efektą, todėl du nesimaišantys skysčiai (pvz., vanduo ir aliejus) emulsuoja ir pagreitina tirpios medžiagos tirpimą. Įvairūs poveikiai, kuriuos sukelia ultragarso bangų veikimas skystyje, vadinami ultragarso kavitacija.