Ultraljudsgenerering

& quot;super" karaktär av ultraljud kommer från det faktum att den nedre gränsen av dess frekvensband överstiger mänsklig hörsel, men om du analyserar det i termer av våglängd, är våglängden för ultraljud faktiskt kortare. Forskare kallar avståndet mellan två intilliggande toppar eller dalar av en våg som våglängd. Våglängden för mekaniska vågor som våra mänskliga öron kan höra är 2cm~20m (2cm~20m). Därför kallar vi mekaniska vågor med en våglängd kortare än 2 cm som"ultrasjud." Men i praktiska tillämpningar kan mekaniska vågor med en våglängd under 3,4 cm (över 10 000 Hz) betraktas som ultraljudsforskning. Våglängden för ultraljud som vanligtvis används för medicinsk diagnos är 10μm ~ 350μm.

Ultraljud är en slags mekanisk våg. Det måste förlita sig på mediet för att fortplanta sig och kan inte existera i vakuum (som rymden). Därför kan vi inte använda ultraljud i vakuum, men vi kan fortfarande använda elektromagnetisk vågrelaterad utrustning (inklusive radiovågor, mikrovågor och infraröda strålar). , Synligt ljus, ultravioletta strålar, röntgenstrålar, gammastrålar, etc.), med hjälp av elektromagnetisk vågteknik.

I luften avser ultraljudsvågor mekaniska vågor med en våglängd på mindre än 2 cm (till exempel 1,7 cm, 2 cm våglängd motsvarar 17 000 Hz, 1,7 cm våglängd motsvarar 20 000 Hz, i själva verket finns det ingen fast standard, bara ett värde som är lätt att komma ihåg), och dess våglängd är mycket kort. Lägre än den allmänna nedre gränsen för mänsklig hörsel (2 cm) kallar människor detta ohörbart mekaniskt våg ultraljud, och våglängden på infraljudsvågor är i allmänhet längre än 20 meter (till exempel 17 meter, 20m våglängd motsvarar 17Hz, 17m våglängd motsvarar 20Hz), högre än Den övre gränsen för hörselvåglängden. I praktiska tillämpningar sammanfaller ultraljudsvågor ofta med intervallet för kortvågiga hörbara ljudvågor, och mekaniska vågor med en våglängd kortare än 3,4 cm (10000hz) kan betraktas som ultraljudsforskning.

Dess våglängd är mycket kortare än vanliga ljudvågor, så den kan användas för skärning, svetsning, borrning etc. På grund av sin korta våglängd har den många egenskaper: för det första den utbredningsanisotropi som orsakas av den korta våglängden, och även pga. dess korta våglängd och dåliga diffraktionsförmåga. Även om den har god anisotropi, har den en stor förlust i luften och kan inte överföras. Långt, dålig penetration, lätt att sprida. Ultraljud används ofta inom industri och medicin för ultraljudsdetektering. Ultraljud, infraljud och hörbart ljud är i princip samma sak. Gemensamt för dem är en mekanisk våg, som vanligtvis utbreder sig i elastiska medier i form av längsgående vågor. Det är en form av energiförökning. Skillnaden är ultraljudsvågor. Lång och kort, den kan färdas längs en rak linje inom ett visst avstånd med liten diffraktion och har god anisotropi. Jämfört med hörbart ljud och infraljud har den dock dålig penetreringskraft och är lätt att sprida.

Utbredningslagarna för reflektion, brytning, diffraktion och spridning av ultraljudsvågor i mediet skiljer sig inte väsentligt från lagarna för infraljud och hörbara ljudvågor. Men ultraljudets våglängd är väldigt kort, bara några centimeter, till och med några tusendels millimeter. Jämfört med andra vågor har ultraljudsvågor många egenskaper: utbredningsegenskaper - ultraljudsvågornas våglängd är mycket kort, och storleken på vanliga hinder är många gånger större än våglängden för ultraljudsvågor. Därför har ultraljudsvågor dålig penetration, dålig diffraktionsförmåga och lätt spridning. . Den kan fortplanta sig i en rak linje i ett homogent medium men är svår att diffraktera. Ju kortare ultraljudsvågens våglängd är, desto tydligare är egenskapen. Dessutom, enligt Rayleighs spridningslag, är intensiteten hos den spridda vågen omvänt proportionell mot våglängdens fjärde potens, och ultraljudsvågens våglängd är extremt kort. , Så spridningen är mycket allvarlig och penetreringskraften är inte bra. Kavitation ─ ─ När ultraljudsvågen utbreder sig i mediet finns en positiv och negativ alternerande period. I den positiva fasen klämmer ultraljudsvågen ihop mediummolekylerna för att ändra mediets ursprungliga densitet och öka den; i undertrycksfasen När mediummolekylerna är glesa och ytterligare dispergerade reduceras mediets densitet. När en tillräckligt stark ultraljudsvåg appliceras på det flytande mediet kommer medelavståndet mellan mediummolekylerna att överstiga det kritiska molekylära avståndet som håller det flytande mediet konstant. Fraktur uppstår och mikrobubblor bildas. Dessa små håligheter expanderar och stängs snabbt, vilket orsakar våldsamma kollisioner mellan vätskepartiklarna, vilket resulterar i tryck på tusentals till tiotusentals atmosfärer. Denna våldsamma interaktion mellan partiklarna har en god omrörningseffekt, så att de två oblandbara vätskorna (som vatten och olja) emulgerar och påskyndar upplösningen av det lösta ämnet. De olika effekterna som orsakas av inverkan av ultraljudsvågor i vätskan kallas ultraljudskavitation.