Ultraskaņas paaudze

& quot;super" Ultraskaņas raksturs izriet no tā, ka tās frekvenču joslas apakšējā robeža pārsniedz cilvēka dzirdi, bet, ja to analizē viļņa garuma izteiksmē, ultraskaņas viļņa garums patiesībā ir īsāks. Zinātnieki attālumu starp divām blakus esošām viļņa virsotnēm vai lejām sauc par viļņa garumu. Mehānisko viļņu viļņa garums, ko dzird mūsu cilvēka ausis, ir 2cm ~ 20m (2cm ~ 20m). Tāpēc mehāniskos viļņus, kuru viļņa garums ir īsāks par 2 cm, mēs saucam par"ultraskaņu." Tomēr praktiskos pielietojumos mehāniskos viļņus, kuru viļņa garums ir mazāks par 3,4 cm (virs 10000 Hz), var uzskatīt par ultraskaņas izpēti. Ultraskaņas viļņa garums, ko parasti izmanto medicīniskai diagnostikai, ir 10 μm ~ 350 μm.

Ultraskaņa ir sava veida mehānisks vilnis. Tai ir jāpaļaujas uz vidi, lai izplatītos, un tā nevar pastāvēt vakuumā (piemēram, telpā). Tāpēc mēs nevaram izmantot ultraskaņu vakuumā, taču mēs joprojām varam izmantot ar elektromagnētiskajiem viļņiem saistītas iekārtas (tostarp radioviļņus, mikroviļņus un infrasarkanos starus). , Redzamā gaisma, ultravioletie stari, rentgena stari, gamma stari u.c.), izmantojot elektromagnētisko viļņu tehnoloģiju.

Gaisā ultraskaņas viļņi attiecas uz mehāniskiem viļņiem, kuru viļņa garums ir mazāks par 2 cm (piemēram, 1,7 cm, 2 cm viļņa garums atbilst 17000 Hz, 1,7 cm viļņa garums atbilst 20000 Hz, faktiski nav fiksēta standarta, tikai viegli iegaumējama vērtība), un tās viļņa garums ir ļoti īss. Zemāk par vispārējo cilvēka dzirdes apakšējo robežu (2 cm) cilvēki šo nedzirdīgo mehānisko viļņu sauc par ultraskaņu, un infraskaņas viļņu viļņu garums parasti ir garāks par 20 metriem (piemēram, 17 metri, 20 m viļņa garums atbilst 17 Hz, 17 m viļņa garums atbilst 20 Hz), augstāks par dzirdes viļņa garuma augšējo robežu. Praktiski pielietojumos ultraskaņas viļņi bieži sakrīt ar īsviļņu skaņas viļņu diapazonu, un mehāniskos viļņus, kuru viļņa garums ir mazāks par 3,4 cm (10000 Hz), var uzskatīt par ultraskaņas izpēti.

Tā viļņa garums ir daudz īsāks nekā parastiem skaņas viļņiem, tāpēc to var izmantot griešanai, metināšanai, urbšanai utt. Īsā viļņa garuma dēļ tam ir daudz īpašību: pirmkārt, izplatīšanās anizotropija, ko izraisa īsais viļņa garums, kā arī tā īsais viļņa garums un slikta difrakcijas spēja. Lai gan tam ir laba anizotropija, tam ir liels zudums gaisā un to nevar pārnest. Tālu, vāja iespiešanās, viegli izkaisīt. Ultraskaņu parasti izmanto rūpniecībā un medicīnā ultraskaņas noteikšanai. Ultraskaņa, infraskaņa un dzirdamā skaņa būtībā ir vienādas. Viņiem kopīgs ir mehāniskais vilnis, kas parasti izplatās elastīgās vidēs garenvirziena viļņu veidā. Tas ir enerģijas izplatīšanās veids. Atšķirība ir ultraskaņas viļņi. Garš un īss, tas var pārvietoties pa taisnu līniju noteiktā attālumā ar nelielu difrakciju, un tam ir laba anizotropija. Tomēr, salīdzinot ar dzirdamo skaņu un infraskaņu, tai ir vāja iespiešanās spēja, un to ir viegli izkliedēt.

Ultraskaņas viļņu atstarošanas, refrakcijas, difrakcijas un izkliedes likumi vidē būtībā neatšķiras no infraskaņas un dzirdamās skaņas viļņu likumiem. Bet ultraskaņas viļņa garums ir ļoti īss, tikai daži centimetri, pat dažas tūkstošdaļas no milimetra. Salīdzinot ar citiem viļņiem, ultraskaņas viļņiem ir daudz īpašību: izplatīšanās īpašības - ultraskaņas viļņu viļņa garums ir ļoti īss, un parasto šķēršļu izmērs ir daudzkārt lielāks par ultraskaņas viļņu viļņa garumu. Tāpēc ultraskaņas viļņiem ir slikta iespiešanās spēja, slikta difrakcijas spēja un viegla izkliede. . Tas var izplatīties taisnā līnijā viendabīgā vidē, bet to ir grūti difraktēt. Jo īsāks ir ultraskaņas viļņa viļņa garums, jo acīmredzamāks ir raksturlielums. Turklāt saskaņā ar Reilija izkliedes likumu izkliedētā viļņa intensitāte ir apgriezti proporcionāla viļņa garuma ceturtajai pakāpei, un ultraskaņas viļņa viļņa garums ir ārkārtīgi īss. , Tātad izkliede ir ļoti nopietna un caurlaidības spēja nav laba. Kavitācija ─ ─ Kad ultraskaņas vilnis izplatās vidē, ir pozitīvs un negatīvs pārmaiņu periods. Pozitīvā fāzē ultraskaņas vilnis izspiež barotnes molekulas, lai mainītu barotnes sākotnējo blīvumu un palielinātu to; negatīvā spiediena fāzē Kad barotnes molekulas ir reti un tālāk izkliedētas, barotnes blīvums samazinās. Kad šķidrajai videi tiek pielietots pietiekami spēcīgs ultraskaņas vilnis, vidējais attālums starp barotnes molekulām pārsniegs kritisko molekulāro attālumu, kas uztur šķidro vidi nemainīgu. Notiek lūzums un veidojas mikroburbuļi. Šie mazie dobumi strauji paplašinās un aizveras, izraisot spēcīgas sadursmes starp šķidruma daļiņām, kā rezultātā rodas spiediens no tūkstošiem līdz desmitiem tūkstošu atmosfēru. Šai vardarbīgai mijiedarbībai starp daļiņām ir labs maisīšanas efekts, tāpēc divi nesajaucami šķidrumi (piemēram, ūdens un eļļa) emulģē un paātrina izšķīdušās vielas izšķīšanu. Dažādus efektus, ko izraisa ultraskaņas viļņu darbība šķidrumā, sauc par ultraskaņas kavitāciju.