અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ક્યાં વપરાય છે? અલ્ટ્રાસાઉન્ડ

પરિચય ……………………………………………………………………………… 3

અલ્ટ્રાસાઉન્ડ………………………………………………………………………………….4

સ્થિતિસ્થાપક તરંગો તરીકે અલ્ટ્રાસાઉન્ડ………………………………………..4

અલ્ટ્રાસાઉન્ડની વિશિષ્ટ વિશેષતાઓ………………………………..5

અલ્ટ્રાસાઉન્ડ સ્ત્રોતો અને રીસીવરો………………………………………..7

યાંત્રિક ઉત્સર્જકો ……………………………………………………….7

ઇલેક્ટ્રોએકોસ્ટિક ટ્રાન્સડ્યુસર્સ ……………………………….9

અલ્ટ્રાસાઉન્ડ રીસીવરો………………………………………………………………..11

અલ્ટ્રાસાઉન્ડની અરજી………………………………………………………………11

અલ્ટ્રાસોનિક સફાઈ……………………………………………………… 11

અલ્ટ્રા-હાર્ડ અને બરડની યાંત્રિક પ્રક્રિયા

સામગ્રી ……………………………………………………… 13

અલ્ટ્રાસોનિક વેલ્ડીંગ……………………………………………….14

અલ્ટ્રાસોનિક સોલ્ડરિંગ અને ટીનિંગ………………………………………14

ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓનું પ્રવેગ………………………………15

અલ્ટ્રાસોનિક ખામી શોધ ……………………………………………… 15

રેડિયો ઇલેક્ટ્રોનિક્સમાં અલ્ટ્રાસાઉન્ડ………………………………………………17

દવામાં અલ્ટ્રાસાઉન્ડ……………………………………………………..18

સાહિત્ય ……………………………………………………………………………………….19

એકવીસમી સદી એ અણુ, અવકાશ સંશોધન, રેડિયો ઇલેક્ટ્રોનિક્સ અને અલ્ટ્રાસાઉન્ડની સદી છે. અલ્ટ્રાસાઉન્ડનું વિજ્ઞાન પ્રમાણમાં યુવાન છે. પ્રથમ પ્રયોગશાળા કામઅલ્ટ્રાસાઉન્ડ પર સંશોધન મહાન રશિયન ભૌતિકશાસ્ત્રી પી.એન. લેબેદેવ દ્વારા કરવામાં આવ્યું હતું XIX ના અંતમાં, અને પછી ઘણા અગ્રણી વૈજ્ઞાનિકોએ અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો અભ્યાસ કર્યો.

અલ્ટ્રાસાઉન્ડ એ તરંગ જેવા પ્રચાર છે ઓસીલેટરી ગતિપર્યાવરણના કણો. અલ્ટ્રાસાઉન્ડમાં શ્રાવ્ય શ્રેણીના અવાજોની તુલનામાં કેટલીક સુવિધાઓ છે. અલ્ટ્રાસોનિક શ્રેણીમાં નિર્દેશિત કિરણોત્સર્ગ મેળવવા માટે પ્રમાણમાં સરળ છે; તે ધ્યાન કેન્દ્રિત કરવા માટે પોતાને સારી રીતે ઉધાર આપે છે, જેના પરિણામે અલ્ટ્રાસોનિક સ્પંદનોની તીવ્રતા વધે છે. જ્યારે વાયુઓ, પ્રવાહી અને ઘન પદાર્થોમાં પ્રચાર કરવામાં આવે છે, ત્યારે અલ્ટ્રાસાઉન્ડ રસપ્રદ ઘટનાઓને જન્મ આપે છે, જેમાંથી ઘણી મળી આવી છે. વ્યવહારુ એપ્લિકેશનવી વિવિધ વિસ્તારોવિજ્ઞાન અને ટેકનોલોજી.

IN તાજેતરના વર્ષોઅલ્ટ્રાસાઉન્ડ વૈજ્ઞાનિક સંશોધનમાં વધુને વધુ મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવવાનું શરૂ કરી રહ્યું છે. અલ્ટ્રાસોનિક પોલાણ અને એકોસ્ટિક પ્રવાહના ક્ષેત્રમાં સૈદ્ધાંતિક અને પ્રાયોગિક અભ્યાસ સફળતાપૂર્વક હાથ ધરવામાં આવ્યા છે, જેણે અલ્ટ્રાસાઉન્ડના પ્રભાવ હેઠળ થતી નવી તકનીકી પ્રક્રિયાઓ વિકસાવવાનું શક્ય બનાવ્યું છે. પ્રવાહી તબક્કો. હાલમાં, રસાયણશાસ્ત્રની નવી દિશા બનાવવામાં આવી રહી છે - અલ્ટ્રાસોનિક રસાયણશાસ્ત્ર, જે ઘણી રાસાયણિક અને તકનીકી પ્રક્રિયાઓને ઝડપી બનાવવાનું શક્ય બનાવે છે. વૈજ્ઞાનિક સંશોધનધ્વનિશાસ્ત્રની નવી શાખાના ઉદભવમાં ફાળો આપ્યો - મોલેક્યુલર એકોસ્ટિક્સ, જે અભ્યાસ કરે છે પરમાણુ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાપદાર્થ સાથે ધ્વનિ તરંગો. અલ્ટ્રાસાઉન્ડના ઉપયોગના નવા ક્ષેત્રો ઉભરી આવ્યા છે: ઈન્ટ્રોસ્કોપી, હોલોગ્રાફી, ક્વોન્ટમ એકોસ્ટિક્સ, અલ્ટ્રાસોનિક ફેઝ મેટ્રી, એકોસ્ટોઈલેક્ટ્રોનિક્સ.

સૈદ્ધાંતિક સાથે અને પ્રાયોગિક અભ્યાસઅલ્ટ્રાસાઉન્ડના ક્ષેત્રમાં ઘણું બધું કરવામાં આવ્યું છે વ્યવહારુ કામ. યુનિવર્સલ અને સ્પેશિયલ અલ્ટ્રાસોનિક મશીનો, વધેલા સ્થિર દબાણ હેઠળ કાર્યરત સ્થાપનો, ભાગો સાફ કરવા માટે અલ્ટ્રાસોનિક મિકેનાઇઝ્ડ ઇન્સ્ટોલેશન, વધેલી આવર્તન સાથે જનરેટર અને નવી સિસ્ટમઠંડક, યુનિફોર્મ સાથે કન્વર્ટર વિતરિત ક્ષેત્ર. સ્વચાલિત અલ્ટ્રાસોનિક એકમો બનાવવામાં આવ્યા છે અને ઉત્પાદનમાં રજૂ કરવામાં આવ્યા છે, જે ઉત્પાદન લાઇનમાં શામેલ છે, જે શ્રમ ઉત્પાદકતામાં નોંધપાત્ર વધારો કરવાની મંજૂરી આપે છે.

અલ્ટ્રાસાઉન્ડ

અલ્ટ્રાસાઉન્ડ (યુએસ) એ સ્થિતિસ્થાપક સ્પંદનો અને તરંગો છે જેની આવર્તન 15-20 kHz કરતાં વધી જાય છે. અલ્ટ્રાસોનિક આવર્તન ક્ષેત્રની નીચલી મર્યાદા, તેને શ્રાવ્ય અવાજના પ્રદેશથી અલગ કરીને, માનવ સુનાવણીના વ્યક્તિલક્ષી ગુણધર્મો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે અને તે શરતી હોય છે, કારણ કે શ્રાવ્ય દ્રષ્ટિની ઉપલી મર્યાદા દરેક વ્યક્તિ માટે અલગ હોય છે. અલ્ટ્રાસોનિક ફ્રીક્વન્સીઝની ઉપલી મર્યાદા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે શારીરિક પ્રકૃતિસ્થિતિસ્થાપક તરંગો જે ફક્ત અંદર પ્રચાર કરી શકે છે ભૌતિક વાતાવરણ, એટલે કે પૂરી પાડવામાં આવેલ છે કે તરંગલંબાઇ ગેસમાં અણુઓના સરેરાશ મુક્ત માર્ગ અથવા પ્રવાહી અને ઘન પદાર્થોમાં આંતરપરમાણુ અંતર કરતાં નોંધપાત્ર રીતે વધારે છે. સામાન્ય દબાણ પરના વાયુઓમાં, અલ્ટ્રાસોનિક ફ્રીક્વન્સીઝની ઉપલી મર્યાદા » 10 9 Hz છે, પ્રવાહી અને ઘન પદાર્થોમાં મર્યાદા આવર્તન 10 12 -10 13 Hz સુધી પહોંચે છે. તરંગલંબાઇ અને આવર્તન પર આધાર રાખીને, અલ્ટ્રાસાઉન્ડ અલગ છે ચોક્કસ લક્ષણોરેડિયેશન, રિસેપ્શન, પ્રચાર અને એપ્લિકેશન, તેથી અલ્ટ્રાસોનિક ફ્રીક્વન્સીઝનો વિસ્તાર ત્રણ ક્ષેત્રોમાં વહેંચાયેલો છે:

· ઓછી અલ્ટ્રાસોનિક ફ્રીક્વન્સીઝ (1.5×10 4 – 10 5 Hz);

· સરેરાશ (10 5 – 10 7 Hz);

· ઉચ્ચ (10 7 – 10 9 Hz).

10 9 - 10 13 Hz ની આવર્તન સાથે સ્થિતિસ્થાપક તરંગોને સામાન્ય રીતે હાઇપરસાઉન્ડ કહેવામાં આવે છે.

સ્થિતિસ્થાપક તરંગો તરીકે અલ્ટ્રાસાઉન્ડ.

અલ્ટ્રાસાઉન્ડ તરંગો (અશ્રાવ્ય અવાજ) શ્રાવ્ય શ્રેણીમાં સ્થિતિસ્થાપક તરંગોથી પ્રકૃતિમાં અલગ નથી. માત્ર વાયુઓ અને પ્રવાહીમાં વિતરિત કરે છે રેખાંશતરંગો અને ઘન પદાર્થોમાં - રેખાંશ અને કાતર s

અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો પ્રચાર કોઈપણ આવર્તન શ્રેણીના એકોસ્ટિક તરંગો માટે સામાન્ય મૂળભૂત નિયમોનું પાલન કરે છે. પ્રચારના મૂળભૂત નિયમોમાં સમાવેશ થાય છે વિવિધ માધ્યમોની સીમાઓ પર ધ્વનિ પ્રતિબિંબ અને ધ્વનિ રીફ્રેક્શનના નિયમો, ધ્વનિ વિવર્તન અને ધ્વનિ સ્કેટરિંગપર્યાવરણમાં અવરોધો અને અસંગતતા અને સીમાઓ પરની અનિયમિતતાની હાજરીમાં, વેવગાઇડ પ્રચારના કાયદાપર્યાવરણના મર્યાદિત વિસ્તારોમાં. ધ્વનિ તરંગલંબાઇ l અને ભૌમિતિક કદ D વચ્ચેના સંબંધ દ્વારા આવશ્યક ભૂમિકા ભજવવામાં આવે છે - ધ્વનિ સ્ત્રોતનું કદ અથવા તરંગના માર્ગમાં અવરોધ, માધ્યમની અસંગતતાનું કદ. જ્યારે D>>l, અવરોધોની નજીક ધ્વનિનો પ્રસાર મુખ્યત્વે ભૌમિતિક ધ્વનિશાસ્ત્રના નિયમો અનુસાર થાય છે (પ્રતિબિંબ અને પ્રત્યાવર્તનના નિયમોનો ઉપયોગ કરી શકાય છે). પ્રચારની ભૌમિતિક પેટર્નમાંથી વિચલનની ડિગ્રી અને વિવર્તનની ઘટનાને ધ્યાનમાં લેવાની જરૂરિયાત પરિમાણ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે, જ્યાં r એ અવલોકન બિંદુથી વિવર્તનનું કારણ બનેલ ઑબ્જેક્ટનું અંતર છે.

અમર્યાદિત માધ્યમમાં અલ્ટ્રાસોનિક તરંગોના પ્રસારની ઝડપ માધ્યમની સ્થિતિસ્થાપકતા લાક્ષણિકતાઓ અને ઘનતા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. સીમિત વાતાવરણમાં, તરંગોના પ્રસારની ગતિ સીમાઓની હાજરી અને પ્રકૃતિથી પ્રભાવિત થાય છે, જે ઝડપની આવર્તન અવલંબન (ધ્વનિ ગતિ વિક્ષેપ) તરફ દોરી જાય છે. અલ્ટ્રાસોનિક તરંગના કંપનવિસ્તાર અને તીવ્રતામાં ઘટાડો કારણ કે તે આપેલ દિશામાં પ્રચાર કરે છે, એટલે કે, ધ્વનિ એટેન્યુએશન, કોઈપણ આવર્તનના તરંગોની જેમ, સ્ત્રોતથી અંતર સાથે તરંગના આગળના ભાગના વિચલન, સ્કેટરિંગ અને અવાજનું શોષણ. શ્રાવ્ય અને અશ્રાવ્ય બંને શ્રેણીની તમામ ફ્રીક્વન્સીઝ પર, કહેવાતા "શાસ્ત્રીય" શોષણ થાય છે, જે માધ્યમની શીયર સ્નિગ્ધતા (આંતરિક ઘર્ષણ) ને કારણે થાય છે. વધુમાં, ત્યાં વધારાના (આરામ) શોષણ છે, જે ઘણીવાર "શાસ્ત્રીય" શોષણ કરતાં નોંધપાત્ર રીતે વધી જાય છે.

ધ્વનિ તરંગોની નોંધપાત્ર તીવ્રતા સાથે, બિનરેખીય અસરો દેખાય છે:

સુપરપોઝિશનના સિદ્ધાંતનું ઉલ્લંઘન થાય છે અને તરંગોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા થાય છે, જે ટોનના દેખાવ તરફ દોરી જાય છે;

· તરંગનો આકાર બદલાય છે, તેનું સ્પેક્ટ્રમ ઉચ્ચ હાર્મોનિક્સથી સમૃદ્ધ થાય છે અને તે મુજબ શોષણ વધે છે;

ચોક્કસ પહોંચ્યા પછી થ્રેશોલ્ડ મૂલ્યજો અલ્ટ્રાસોનિક તીવ્રતા વધે છે, તો પ્રવાહીમાં પોલાણ થાય છે (નીચે જુઓ).

રેખીય ધ્વનિશાસ્ત્રના નિયમોની લાગુ પડતી અને બિનરેખીય અસરોને અવગણવાની સંભાવના માટેનો માપદંડ છે: M<< 1, где М = v/c, v – колебательная скорость частиц в волне, с – скорость распространения волны.

પરિમાણ M ને "માચ નંબર" કહેવામાં આવે છે.

અલ્ટ્રાસાઉન્ડની વિશિષ્ટ સુવિધાઓ

અલ્ટ્રાસાઉન્ડની ભૌતિક પ્રકૃતિ અને તેના પ્રસારને નિર્ધારિત કરતા મૂળભૂત નિયમો કોઈપણ આવર્તન શ્રેણીના ધ્વનિ તરંગો જેવા જ હોવા છતાં, તેની સંખ્યાબંધ વિશિષ્ટ સુવિધાઓ છે. આ લક્ષણો પ્રમાણમાં ઊંચી અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ફ્રીક્વન્સીઝને કારણે છે.

તરંગલંબાઇની નાનીતા નક્કી કરે છે રેડિયલ અક્ષરઅલ્ટ્રાસોનિક તરંગોનો પ્રચાર. ઉત્સર્જકની નજીક, તરંગો બીમના સ્વરૂપમાં ફેલાય છે, જેનું ટ્રાંસવર્સ કદ ઉત્સર્જકના કદની નજીક રહે છે. મોટા અવરોધોને અથડાતી વખતે, આવા બીમ (અલ્ટ્રાસોનિક બીમ) પ્રતિબિંબ અને રીફ્રેક્શનનો અનુભવ કરે છે. જ્યારે બીમ નાના અવરોધોને હિટ કરે છે, ત્યારે એક છૂટાછવાયા તરંગ દેખાય છે, જે માધ્યમમાં નાની અસંગતતાઓને શોધવાનું શક્ય બનાવે છે (એક મીમીના દસમા અને સોમા ભાગના ક્રમ પર). માધ્યમની અસંગતતાઓ પર અલ્ટ્રાસાઉન્ડનું પ્રતિબિંબ અને સ્કેટરિંગ ઓપ્ટીકલી અપારદર્શક માધ્યમોમાં રચના કરવાનું શક્ય બનાવે છે ધ્વનિ છબીઓસાઉન્ડ ફોકસિંગ સિસ્ટમ્સનો ઉપયોગ કરતી વસ્તુઓ, જે પ્રકાશ કિરણોનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવે છે તેના જેવી જ.

અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ફોકસિંગ માત્ર ધ્વનિ છબીઓ (ધ્વનિ દ્રષ્ટિ અને એકોસ્ટિક હોલોગ્રાફી સિસ્ટમ્સ) મેળવવા માટે જ નહીં, પણ ધ્યાન કેન્દ્રિત કરવુંધ્વનિ ઊર્જા. અલ્ટ્રાસોનિક ફોકસિંગ સિસ્ટમ્સનો ઉપયોગ કરીને, નિર્દિષ્ટ રચના કરવી શક્ય છે ડાયરેક્ટિવિટી લાક્ષણિકતાઓઉત્સર્જિત કરે છે અને તેમને નિયંત્રિત કરે છે.

અલ્ટ્રાસોનિક તરંગોમાં ઘનતામાં ફેરફાર સાથે સંકળાયેલા પ્રકાશ તરંગોના રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સમાં સામયિક ફેરફાર થાય છે અલ્ટ્રાસાઉન્ડ દ્વારા પ્રકાશનું વિવર્તન, મેગાહર્ટ્ઝ-ગીગાહર્ટ્ઝ રેન્જમાં અલ્ટ્રાસોનિક ફ્રીક્વન્સીઝ પર જોવા મળે છે. આ કિસ્સામાં, અલ્ટ્રાસોનિક તરંગને વિવર્તન ગ્રેટિંગ તરીકે ગણી શકાય.

અલ્ટ્રાસોનિક ક્ષેત્રમાં સૌથી મહત્વપૂર્ણ બિનરેખીય અસર છે પોલાણ- વરાળ, ગેસ અથવા તેમના મિશ્રણથી ભરેલા ધબકારાવાળા પરપોટાના સમૂહના પ્રવાહીમાં દેખાવ. પરપોટાની જટિલ હિલચાલ, તેમનું પતન, એકબીજા સાથે ભળી જવું વગેરે. પ્રવાહીમાં કમ્પ્રેશન પલ્સ (માઇક્રોશોક તરંગો) અને માઇક્રોફ્લો પેદા કરે છે, જેના કારણે માધ્યમની સ્થાનિક ગરમી અને આયનીકરણ થાય છે. આ અસરો પદાર્થ પર અસર કરે છે: પ્રવાહીમાં ઘન પદાર્થોનો વિનાશ થાય છે ( પોલાણ ધોવાણ), પ્રવાહી મિશ્રણ થાય છે, વિવિધ ભૌતિક અને રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ. પોલાણ માટેની પરિસ્થિતિઓમાં ફેરફાર કરીને, વિવિધ પોલાણ અસરોને મજબૂત અથવા નબળી બનાવવી શક્ય છે, ઉદાહરણ તરીકે, અલ્ટ્રાસોનિક આવર્તન સાથે, માઇક્રોફ્લોઝની ભૂમિકા વધે છે અને પ્રવાહીમાં વધતા દબાણ સાથે, માઇક્રોઇમ્પેક્ટ પ્રભાવની ભૂમિકા વધે છે; આવર્તનમાં વધારો પોલાણની શરૂઆતને અનુરૂપ થ્રેશોલ્ડ તીવ્રતાના મૂલ્યમાં વધારો તરફ દોરી જાય છે, જે પ્રવાહીના પ્રકાર, તેના ગેસનું પ્રમાણ, તાપમાન વગેરે પર આધાર રાખે છે. વાતાવરણીય દબાણ પર પાણી માટે તે સામાન્ય રીતે 0.3-1.0 W/cm છે. 2 પોલાણ એ ઘટનાનો જટિલ સમૂહ છે. અલ્ટ્રાસોનિક તરંગો ઉચ્ચ અને નીચા દબાણના વિસ્તારોમાં વૈકલ્પિક રીતે પ્રવાહી સ્વરૂપમાં પ્રસરણ કરે છે, ઉચ્ચ સંકોચન અને દુર્લભ ઝોનના ઝોન બનાવે છે. દુર્લભ ઝોનમાં, હાઇડ્રોસ્ટેટિક દબાણ એટલી હદે ઘટે છે કે પ્રવાહીના પરમાણુઓ પર કાર્ય કરતા દળો આંતર-પરમાણુ સંકલન દળો કરતા વધારે બને છે. હાઇડ્રોસ્ટેટિક સંતુલનમાં તીવ્ર ફેરફારના પરિણામે, પ્રવાહી "વિસ્ફોટ" થાય છે, જે વાયુઓ અને વરાળના અસંખ્ય નાના પરપોટા બનાવે છે. આગલી ક્ષણે, જ્યારે પ્રવાહીમાં ઉચ્ચ દબાણનો સમયગાળો થાય છે, ત્યારે અગાઉ રચાયેલા પરપોટા તૂટી જાય છે. પરપોટાના પતનની પ્રક્રિયા ખૂબ ઊંચા સ્થાનિક તાત્કાલિક દબાણ સાથે આંચકાના તરંગોની રચના સાથે છે, જે કેટલાક સો વાતાવરણ સુધી પહોંચે છે.

અલ્ટ્રાસાઉન્ડ સ્ત્રોતો અને રીસીવરો.

પ્રકૃતિમાં, અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ઘણા કુદરતી અવાજોના ઘટક તરીકે જોવા મળે છે (પવન, ધોધ, વરસાદના અવાજમાં, દરિયાઈ સર્ફ દ્વારા વળેલા કાંકરાના અવાજમાં, વાવાઝોડાના વિસર્જન સાથેના અવાજોમાં, વગેરે), અને વચ્ચે. પ્રાણી વિશ્વના અવાજો. કેટલાક પ્રાણીઓ અવરોધો શોધવા અને અવકાશમાં નેવિગેટ કરવા માટે અલ્ટ્રાસોનિક તરંગોનો ઉપયોગ કરે છે.

અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ઉત્સર્જકોને બે ભાગમાં વિભાજિત કરી શકાય છે મોટા જૂથો. પ્રથમમાં ઉત્સર્જકો-જનરેટરનો સમાવેશ થાય છે; સતત પ્રવાહના માર્ગમાં અવરોધોની હાજરીને કારણે તેમાંના ઓસિલેશન ઉત્સાહિત છે - ગેસ અથવા પ્રવાહીનો પ્રવાહ. ઉત્સર્જકોનું બીજું જૂથ ઇલેક્ટ્રોએકોસ્ટિક ટ્રાન્સડ્યુસર્સ છે; તેઓ પહેલેથી જ આપેલ સ્પંદનોને પરિવર્તિત કરે છે વિદ્યુત વોલ્ટેજઅથવા વર્તમાનમાં યાંત્રિક કંપનનક્કર શરીર, જે બહાર નીકળે છે પર્યાવરણએકોસ્ટિક તરંગો.

યાંત્રિક ઉત્સર્જકો.

પ્રથમ પ્રકારના (મિકેનિકલ) ના ઉત્સર્જકોમાં, જેટ (પ્રવાહી અથવા ગેસ) ની ગતિ ઊર્જાનું એકોસ્ટિક ઊર્જામાં રૂપાંતર જેટ (સાઇરન) ના સામયિક વિક્ષેપના પરિણામે થાય છે, જ્યારે તે વિવિધ પ્રકારના અવરોધોમાં વહે છે ( ગેસ જેટ જનરેટર, સીટી).

અલ્ટ્રાસોનિક સાયરન એ બે ડિસ્ક છે જેમાં એક ચેમ્બરમાં મોટી સંખ્યામાં છિદ્રો મૂકવામાં આવે છે (ફિગ. 1).

જ્યાં N એ રોટર અને સ્ટેટરના પરિઘની આસપાસ સમાનરૂપે વિતરિત છિદ્રોની સંખ્યા છે; w એ રોટરનો કોણીય વેગ છે.

સાયરન ચેમ્બરમાં દબાણ સામાન્ય રીતે 0.1 થી 5.0 kgf/cm2 હોય છે. સાયરન્સ દ્વારા ઉત્સર્જિત અલ્ટ્રાસોનિક આવર્તનની ઉપલી મર્યાદા 40-50 kHz કરતાં વધી નથી, જો કે, 500 kHz ની ઉપલી મર્યાદા સાથેની ડિઝાઇન જાણીતી છે. જનરેટરની કાર્યક્ષમતા 60% થી વધુ નથી. કારણ કે સાયરન દ્વારા ઉત્સર્જિત અવાજનો સ્ત્રોત છિદ્રોમાંથી વહેતા ગેસના કઠોળ છે, આવર્તન સ્પેક્ટ્રમસાયરન્સ આ કઠોળના આકાર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. સિનુસોઇડલ ઓસિલેશન મેળવવા માટે, ગોળાકાર છિદ્રોવાળા સાયરન્સનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જેની વચ્ચેનું અંતર તેમના વ્યાસ જેટલું હોય છે. છિદ્રની પહોળાઈથી અંતરે આવેલા લંબચોરસ છિદ્રો માટે, નાડીનો આકાર ત્રિકોણાકાર હોય છે. અસમાન અને વિવિધ આકારોના છિદ્રો સાથે ઘણા રોટર (વિવિધ ઝડપે ફરતા) નો ઉપયોગ કરવાના કિસ્સામાં, અવાજ સંકેત મેળવી શકાય છે. સાયરનની એકોસ્ટિક પાવર દસ કિલોવોટ સુધી પહોંચી શકે છે. જો તમે શક્તિશાળી સાયરનના કિરણોત્સર્ગના ક્ષેત્રમાં કપાસના ઊનને મૂકો છો, તો તે સળગશે, અને સ્ટીલની ફાઇલિંગ લાલ-ગરમ ગરમ થશે.

અલ્ટ્રાસોનિક વ્હિસલ જનરેટરના સંચાલનનો સિદ્ધાંત લગભગ નિયમિત પોલીસ વ્હિસલ જેવો જ છે, પરંતુ તેના પરિમાણો ઘણા મોટા છે. જનરેટરની આંતરિક પોલાણની તીક્ષ્ણ ધાર સામે ઉચ્ચ ઝડપે હવાનો પ્રવાહ તૂટી જાય છે, જેના કારણે રેઝોનેટરની કુદરતી આવર્તન સમાન આવર્તન સાથે ઓસિલેશન થાય છે. આવા જનરેટરનો ઉપયોગ કરીને, પ્રમાણમાં ઓછી શક્તિ સાથે 100 kHz સુધીની આવર્તન સાથે ઓસિલેશન બનાવવાનું શક્ય છે. વધુ શક્તિ મેળવવા માટે, ગેસ-જેટ જનરેટરનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જેમાં ગેસનો પ્રવાહ દર વધારે છે. લિક્વિડ જનરેટર્સનો ઉપયોગ અલ્ટ્રાસાઉન્ડને પ્રવાહીમાં વિકિરણ કરવા માટે થાય છે. લિક્વિડ જનરેટર્સ (ફિગ. 2) માં, ડબલ-સાઇડ ટીપ રેઝોનન્ટ સિસ્ટમ તરીકે સેવા આપે છે, જેમાં બેન્ડિંગ સ્પંદનો ઉત્તેજિત થાય છે.

પ્રવાહી (હાઇડ્રોડાયનેમિક) જનરેટરને ચલાવવા માટે, 5 kg/cm 2 નું વધારાનું પ્રવાહી દબાણ જરૂરી છે. આવા જનરેટરની ઓસિલેશન આવર્તન સંબંધ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે:

જ્યાં v એ નોઝલમાંથી વહેતા પ્રવાહીની ગતિ છે; d એ ટીપ અને નોઝલ વચ્ચેનું અંતર છે.

પ્રવાહીમાં હાઇડ્રોડાયનેમિક ઉત્સર્જકો 30-40 kHz સુધીની ફ્રીક્વન્સીઝ પર પ્રમાણમાં સસ્તી અલ્ટ્રાસોનિક ઉર્જા પ્રદાન કરે છે જેની તીવ્રતા કેટલાક W/cm 2 સુધી ઉત્સર્જકની નજીકમાં હોય છે.

યાંત્રિક ઉત્સર્જકોનો ઉપયોગ ઓછી-આવર્તન અલ્ટ્રાસોનિક શ્રેણીમાં અને ધ્વનિ તરંગોની શ્રેણીમાં થાય છે. તેઓ ડિઝાઇન અને કામગીરીમાં પ્રમાણમાં સરળ છે, તેમનું ઉત્પાદન ખર્ચાળ નથી, પરંતુ તેઓ મોનોક્રોમેટિક રેડિયેશન બનાવી શકતા નથી, સખત રીતે નિર્દિષ્ટ આકારના સંકેતો ખૂબ ઓછા ઉત્સર્જન કરે છે. આવા ઉત્સર્જકોને આવર્તન અને કંપનવિસ્તારની અસ્થિરતા દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે, જો કે, જ્યારે વાયુયુક્ત માધ્યમોમાં ઉત્સર્જિત થાય છે, ત્યારે તેઓ પ્રમાણમાં ઊંચી કાર્યક્ષમતા અને રેડિયેશન પાવર ધરાવે છે: તેમની કાર્યક્ષમતા કેટલાક% થી 50% સુધી, પાવર કેટલાક વોટ્સથી દસ કેડબલ્યુ સુધીની હોય છે.

ઇલેક્ટ્રોએકોસ્ટિક ટ્રાન્સડ્યુસર્સ.

બીજા પ્રકારના ઉત્સર્જકો ઇલેક્ટ્રોમિકેનિકલ ટ્રાન્સફોર્મેશનની વિવિધ ભૌતિક અસરો પર આધારિત છે. એક નિયમ તરીકે, તેઓ રેખીય છે, એટલે કે, તેઓ આકારમાં ઉત્તેજક વિદ્યુત સંકેતનું પુનઃઉત્પાદન કરે છે. ઓછી-આવર્તન અલ્ટ્રાસોનિક શ્રેણીમાં તેનો ઉપયોગ થાય છે ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિકઉત્સર્જકો અને ઉત્સર્જકો ચુંબકીય પ્રતિબંધકકન્વર્ટર અને પીઝોઇલેક્ટ્રિકકન્વર્ટર સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતા ઉત્સર્જકો મેગ્નેટોસ્ટ્રિક્ટિવ અને પીઝોઇલેક્ટ્રિક પ્રકારો છે.

1847 માં, જૌલે નોંધ્યું કે ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં મૂકવામાં આવેલા લોહચુંબકીય પદાર્થોએ તેમનું કદ બદલ્યું છે. આ ઘટના કહેવામાં આવી હતી ચુંબકીય પ્રતિબંધકઅસર જો ફેરોમેગ્નેટિક સળિયા પર મૂકવામાં આવેલા વિન્ડિંગમાંથી વૈકલ્પિક પ્રવાહ પસાર થાય છે, તો બદલાતા ચુંબકીય ક્ષેત્રના પ્રભાવ હેઠળ સળિયા વિકૃત થઈ જશે. નિકલ કોરો, આયર્ન કોરોથી વિપરીત, ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં ટૂંકા થાય છે. જ્યારે વૈકલ્પિક પ્રવાહ ઉત્સર્જકના વિન્ડિંગમાંથી પસાર થાય છે, ત્યારે તેની લાકડી ચુંબકીય ક્ષેત્રની કોઈપણ દિશામાં એક દિશામાં વિકૃત થાય છે. તેથી, યાંત્રિક સ્પંદનોની આવર્તન વૈકલ્પિક પ્રવાહની આવર્તન કરતાં બમણી હશે.

ઉત્સર્જકની ઓસિલેશન આવર્તન ઉત્તેજક પ્રવાહની આવર્તન સાથે મેળ ખાય છે તેની ખાતરી કરવા માટે, ઉત્સર્જક વિન્ડિંગને સતત ધ્રુવીકરણ વોલ્ટેજ પૂરું પાડવામાં આવે છે. ધ્રુવીકૃત ઉત્સર્જકમાં, વૈકલ્પિક ચુંબકીય ઇન્ડક્શનનું કંપનવિસ્તાર વધે છે, જે કોર વિકૃતિ અને વધેલી શક્તિ તરફ દોરી જાય છે.

અલ્ટ્રાસોનિક મેગ્નેટોસ્ટ્રિક્ટિવ ટ્રાન્સડ્યુસર્સ (ફિગ. 3) ના ઉત્પાદનમાં મેગ્નેટોસ્ટ્રેક્ટિવ અસરનો ઉપયોગ થાય છે.

મોટેભાગે, નિકલથી બનેલા કન્વર્ટરનો ઉપયોગ થાય છે (કાટ માટે ઉચ્ચ પ્રતિકાર, ઓછી કિંમત). મેગ્નેટોસ્ટ્રેક્ટિવ કોરો પણ ફેરાઇટમાંથી બનાવી શકાય છે. ફેરાઇટ્સમાં ઉચ્ચ પ્રતિકારકતા હોય છે, જેના પરિણામે એડી વર્તમાન નુકસાન નજીવું હોય છે. જો કે, ફેરાઇટ એક બરડ સામગ્રી છે, જે તેમને ઉચ્ચ શક્તિ પર ઓવરલોડ કરવાનું જોખમ ઊભું કરે છે. પ્રવાહી અને ઘન પદાર્થોમાં ઉત્સર્જન કરતી વખતે મેગ્નેટોસ્ટ્રિક્ટિવ કન્વર્ટરની કાર્યક્ષમતા 50-90% છે, રેડિયેશનની તીવ્રતા ડબલ્યુ/સેમી 2 ના કેટલાક દસ સુધી પહોંચે છે.

1880 માં, ભાઈઓ જેક્સ અને પિયર ક્યુરીની શોધ થઈ પીઝોઇલેક્ટ્રિકઅસર - જો તમે ક્વાર્ટઝ પ્લેટને વિકૃત કરો છો, તો તેના ચહેરા પર વિપરીત ચિહ્નના ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ દેખાય છે. વિપરીત ઘટના પણ જોવા મળે છે - જો ક્વાર્ટઝ પ્લેટના ઇલેક્ટ્રોડ્સ પર ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ લાગુ કરવામાં આવે છે, તો તેના પરિમાણો પૂરા પાડવામાં આવેલ ચાર્જની ધ્રુવીયતાને આધારે ઘટશે અથવા વધશે. જ્યારે લાગુ વોલ્ટેજના ચિહ્નો બદલાય છે, ત્યારે ક્વાર્ટઝ પ્લેટ કાં તો સંકુચિત અથવા ડિકોમ્પ્રેસ કરશે, એટલે કે, લાગુ કરેલ વોલ્ટેજના સંકેતોમાં ફેરફાર સાથે તે સમયસર ઓસીલેટ થશે. પ્લેટની જાડાઈમાં ફેરફાર લાગુ વોલ્ટેજના પ્રમાણસર છે.

પીઝોઇલેક્ટ્રિક અસરના સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ અલ્ટ્રાસોનિક કંપન ઉત્સર્જકોના ઉત્પાદનમાં થાય છે, જે વિદ્યુત સ્પંદનોને યાંત્રિકમાં રૂપાંતરિત કરે છે. ક્વાર્ટઝ, બેરિયમ ટાઇટેનેટ અને એમોનિયમ ફોસ્ફેટનો ઉપયોગ પીઝોઇલેક્ટ્રિક સામગ્રી તરીકે થાય છે.

પીઝોઇલેક્ટ્રિક ટ્રાન્સડ્યુસર્સની કાર્યક્ષમતા 90% સુધી પહોંચે છે, રેડિયેશનની તીવ્રતા ડબલ્યુ/સેમી 2 ના કેટલાક દસ છે. સ્પંદનોની તીવ્રતા અને કંપનવિસ્તાર વધારવા માટે, અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો ઉપયોગ થાય છે હબમધ્યમ અલ્ટ્રાસોનિક ફ્રીક્વન્સીઝની શ્રેણીમાં, કોન્સેન્ટ્રેટર એ ફોકસિંગ સિસ્ટમ છે, જે મોટાભાગે અંતર્મુખ આકારના પીઝોઇલેક્ટ્રિક ટ્રાન્સડ્યુસરના સ્વરૂપમાં હોય છે, જે કન્વર્જિંગ તરંગનું ઉત્સર્જન કરે છે. આવા સાંદ્રતાના કેન્દ્રમાં, 10 5 -10 6 W/cm 2 ની તીવ્રતા પ્રાપ્ત થાય છે.

અલ્ટ્રાસાઉન્ડ રીસીવરો.

પીઝોઇલેક્ટ્રિક પ્રકારના ઇલેક્ટ્રોએકોસ્ટિક ટ્રાન્સડ્યુસર્સનો ઉપયોગ મોટેભાગે અલ્ટ્રાસાઉન્ડ રીસીવર તરીકે ઓછી અને મધ્યમ ફ્રીક્વન્સીઝ પર થાય છે. આવા રીસીવરો એકોસ્ટિક સિગ્નલના આકારને પુનઃઉત્પાદન કરવાનું શક્ય બનાવે છે, એટલે કે, ધ્વનિ દબાણની સમય અવલંબન. એપ્લિકેશન શરતો પર આધાર રાખીને, રીસીવરો કાં તો રેઝોનન્ટ અથવા બ્રોડબેન્ડ બનાવવામાં આવે છે. ધ્વનિ ક્ષેત્રની સમય-સરેરાશ લાક્ષણિકતાઓ મેળવવા માટે, થર્મોકોપલ્સ અથવા ધ્વનિ-શોષક પદાર્થ સાથે કોટેડ થર્મિસ્ટર્સના સ્વરૂપમાં થર્મલ સાઉન્ડ રીસીવરોનો ઉપયોગ થાય છે. તીવ્રતા અને ધ્વનિ દબાણનું મૂલ્યાંકન ઓપ્ટિકલ પદ્ધતિઓ દ્વારા પણ કરી શકાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, અલ્ટ્રાસાઉન્ડ દ્વારા પ્રકાશ વિવર્તન દ્વારા.

અલ્ટ્રાસાઉન્ડની અરજી.

અલ્ટ્રાસાઉન્ડની વિવિધ એપ્લિકેશનો, જેમાં તેની વિવિધ સુવિધાઓનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, તેને ત્રણ ક્ષેત્રોમાં વિભાજિત કરી શકાય છે. પ્રથમ અલ્ટ્રાસોનિક તરંગો દ્વારા માહિતી મેળવવા સાથે સંકળાયેલું છે, બીજું દ્રવ્ય પર સક્રિય અસર સાથે અને ત્રીજું સંકેતોની પ્રક્રિયા અને પ્રસારણ સાથે. દરેક ચોક્કસ એપ્લિકેશન માટે, ચોક્કસ આવર્તન શ્રેણીના અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો ઉપયોગ થાય છે (કોષ્ટક 1). ચાલો ઘણા બધા ક્ષેત્રોમાંથી કેટલાક વિશે વાત કરીએ જ્યાં KM ને એપ્લિકેશન મળી છે.

અલ્ટ્રાસોનિક સફાઈ.

અલ્ટ્રાસોનિક સફાઈની ગુણવત્તા અન્ય પદ્ધતિઓથી અજોડ છે. ઉદાહરણ તરીકે, ભાગોને ધોતી વખતે, 80% જેટલા દૂષકો તેમની સપાટી પર રહે છે, કંપન સફાઈ સાથે - લગભગ 55%, મેન્યુઅલ સફાઈ સાથે - લગભગ 20%, અને અલ્ટ્રાસોનિક સફાઈ સાથે - 0.5% કરતા વધુ નહીં. વધુમાં, જટિલ આકાર અને હાર્ડ-ટુ-પહોંચના સ્થળો સાથેના ભાગોને માત્ર અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો ઉપયોગ કરીને સારી રીતે સાફ કરી શકાય છે. અલ્ટ્રાસોનિક સફાઈનો વિશેષ ફાયદો એ છે કે ઓછી શારીરિક શ્રમ સાથે તેની ઉચ્ચ ઉત્પાદકતા, જ્વલનશીલ અથવા ખર્ચાળ કાર્બનિક દ્રાવકોને આલ્કલીસ, લિક્વિડ ફ્રીઓન વગેરેના સલામત અને સસ્તા જલીય દ્રાવણ સાથે બદલવાની ક્ષમતા છે.

અલ્ટ્રાસોનિક સફાઈ એ એક જટિલ પ્રક્રિયા છે જે સફાઈ પ્રવાહીમાં ઉચ્ચ પ્રવેગકની ક્રિયા સાથે સ્થાનિક પોલાણને જોડે છે, જે દૂષકોના વિનાશ તરફ દોરી જાય છે. જો દૂષિત ભાગ મૂકવામાં આવે છે

કોષ્ટક 1

અલ્ટ્રાસાઉન્ડ સાથે પ્રવાહી અને ઇરેડિયેટ, પછી પોલાણ પરપોટાના આઘાત તરંગની ક્રિયા હેઠળ, ભાગની સપાટી ગંદકીથી સાફ થાય છે.

ધૂળ, ધુમાડો, સૂટ, ધાતુના ઓક્સાઇડ વગેરે સાથે વાયુ પ્રદૂષણ સામેની લડત એ ગંભીર સમસ્યા છે. વાતાવરણના તાપમાન અને ભેજને ધ્યાનમાં લીધા વિના, ગેસ અને હવા શુદ્ધિકરણની અલ્ટ્રાસોનિક પદ્ધતિનો ઉપયોગ હાલના ગેસ આઉટલેટ્સમાં થઈ શકે છે. જો તમે ધૂળ-કાપ ચેમ્બરમાં અલ્ટ્રાસોનિક ઉત્સર્જક મૂકો છો, તો તેની અસરકારકતા સેંકડો ગણી વધી જાય છે. અલ્ટ્રાસોનિક હવા શુદ્ધિકરણનો સાર શું છે? ધૂળના કણો જે હવામાં અવ્યવસ્થિત રીતે ફરે છે, અલ્ટ્રાસોનિક સ્પંદનોના પ્રભાવ હેઠળ, એકબીજાને વધુ વાર અને સખત અથડાવે છે. તે જ સમયે, તેઓ મર્જ થાય છે અને તેમનું કદ વધે છે. કણોના વિસ્તરણની પ્રક્રિયાને કોગ્યુલેશન કહેવામાં આવે છે. વિસ્તૃત અને ભારિત કણો ખાસ ફિલ્ટર દ્વારા કેપ્ચર કરવામાં આવે છે.

સુપરહાર્ડની યાંત્રિક પ્રક્રિયા

અને નાજુક સામગ્રી.

જો અલ્ટ્રાસોનિક ટૂલની કાર્યકારી સપાટી અને વર્કપીસ વચ્ચે ઘર્ષક સામગ્રી રજૂ કરવામાં આવે છે, તો પછી ઉત્સર્જકની કામગીરી દરમિયાન ઘર્ષક કણો વર્કપીસની સપાટીને અસર કરશે. મોટી સંખ્યામાં નિર્દેશિત માઇક્રોઇમ્પેક્ટ્સ (ફિગ. 4) ના પ્રભાવ હેઠળ પ્રક્રિયા દરમિયાન સામગ્રીનો નાશ અને દૂર કરવામાં આવે છે.

અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસિંગની ગતિશાસ્ત્રમાં મુખ્ય ચળવળનો સમાવેશ થાય છે - કટીંગ, એટલે કે. સાધનના રેખાંશ સ્પંદનો, અને સહાયક ચળવળ - ફીડ ચળવળ. રેખાંશ સ્પંદનો એ ઘર્ષક અનાજ માટે ઊર્જાનો સ્ત્રોત છે, જે પ્રક્રિયા કરવામાં આવતી સામગ્રીનો નાશ કરે છે. સહાયક ચળવળ - ફીડ ચળવળ - રેખાંશ, ટ્રાંસવર્સ અને ગોળાકાર હોઈ શકે છે. અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસિંગ વધુ સચોટતા પૂરી પાડે છે - 50 થી 1 માઇક્રોન સુધી, ઘર્ષકના અનાજના કદના આધારે. વિવિધ આકારોના સાધનોનો ઉપયોગ કરીને, તમે માત્ર છિદ્રો જ નહીં, પણ જટિલ કટ પણ બનાવી શકો છો. વધુમાં, તમે વક્ર કુહાડીઓ કાપી શકો છો, ડાઈઝ બનાવી શકો છો, ગ્રાઇન્ડ કરી શકો છો, કોતરણી કરી શકો છો અને હીરાને પણ ડ્રિલ કરી શકો છો. ઘર્ષક તરીકે વપરાતી સામગ્રી હીરા, કોરન્ડમ, ફ્લિન્ટ, ક્વાર્ટઝ રેતી છે.

અલ્ટ્રાસોનિક વેલ્ડીંગ.

વિભિન્ન ધાતુઓને વેલ્ડીંગ કરવા અથવા જ્યારે પાતળી પ્લેટોને જાડા ભાગોમાં વેલ્ડ કરવાની જરૂર હોય ત્યારે હાલની કોઈપણ પદ્ધતિ યોગ્ય નથી. આ કિસ્સામાં, અલ્ટ્રાસોનિક વેલ્ડીંગ બદલી ન શકાય તેવી છે. કેટલીકવાર તેને ઠંડુ કહેવામાં આવે છે કારણ કે ભાગો ઠંડા સ્થિતિમાં જોડાયેલા હોય છે. અલ્ટ્રાસોનિક વેલ્ડીંગ દરમિયાન સાંધાઓની રચનાની પદ્ધતિ વિશે કોઈ અંતિમ વિચાર નથી. વેલ્ડીંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન, અલ્ટ્રાસોનિક સ્પંદનો દાખલ કર્યા પછી, વેલ્ડિંગ કરવામાં આવતી પ્લેટો વચ્ચે અત્યંત પ્લાસ્ટિક ધાતુનો એક સ્તર રચાય છે, અને પ્લેટો કોઈપણ ખૂણા પર ઊભી ધરીની આસપાસ ખૂબ જ સરળતાથી ફરે છે. પરંતુ જલદી અલ્ટ્રાસોનિક રેડિયેશન બંધ થાય છે, પ્લેટોની ત્વરિત "જપ્તી" થાય છે.

અલ્ટ્રાસોનિક વેલ્ડીંગ ગલનબિંદુ કરતાં નોંધપાત્ર રીતે નીચા તાપમાને થાય છે, તેથી ભાગો નક્કર સ્થિતિમાં જોડાય છે. અલ્ટ્રાસોનિકનો ઉપયોગ કરીને તમે ઘણી ધાતુઓ અને એલોય (તાંબુ, મોલિબ્ડેનમ, ટેન્ટેલમ, ટાઇટેનિયમ, ઘણા સ્ટીલ્સ) વેલ્ડ કરી શકો છો. ભિન્ન ધાતુઓની પાતળી શીટ્સને વેલ્ડિંગ અને જાડા ભાગોમાં પાતળા શીટ્સને વેલ્ડિંગ કરતી વખતે શ્રેષ્ઠ પરિણામો પ્રાપ્ત થાય છે. અલ્ટ્રાસોનિક વેલ્ડીંગ દરમિયાન, વેલ્ડીંગ ઝોનમાં મેટલના ગુણધર્મો ન્યૂનતમ બદલાય છે. સપાટીની તૈયારી માટેની ગુણવત્તા જરૂરિયાતો અન્ય વેલ્ડીંગ પદ્ધતિઓ કરતાં નોંધપાત્ર રીતે ઓછી છે. બિન-ધાતુ સામગ્રી (પ્લાસ્ટિક, પોલિમર) પણ પોતાને અલ્ટ્રાસોનિક વેલ્ડીંગ માટે સારી રીતે ઉધાર આપે છે.

અલ્ટ્રાસોનિક સોલ્ડરિંગ અને ટીનિંગ.

ઉદ્યોગમાં, એલ્યુમિનિયમ, સ્ટેનલેસ સ્ટીલ અને અન્ય સામગ્રીઓનું અલ્ટ્રાસોનિક સોલ્ડરિંગ અને ટીનિંગ વધુને વધુ મહત્વપૂર્ણ બની રહ્યું છે. સોલ્ડરિંગ એલ્યુમિનિયમમાં મુશ્કેલી એ છે કે તેની સપાટી હંમેશા એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઇડની પ્રત્યાવર્તન ફિલ્મથી ઢંકાયેલી હોય છે, જે જ્યારે ધાતુ વાતાવરણીય ઓક્સિજનના સંપર્કમાં આવે છે ત્યારે લગભગ તરત જ બને છે. આ ફિલ્મ પીગળેલા સોલ્ડરને એલ્યુમિનિયમની સપાટીના સંપર્કમાં આવતા અટકાવે છે.

હાલમાં, સોલ્ડરિંગ એલ્યુમિનિયમ માટેની એક અસરકારક પદ્ધતિ અલ્ટ્રાસોનિક છે; સોલ્ડરિંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન પીગળેલા સોલ્ડરમાં અલ્ટ્રાસોનિક આવર્તનના યાંત્રિક સ્પંદનોનો પરિચય ઓક્સાઇડ ફિલ્મના યાંત્રિક વિનાશને પ્રોત્સાહન આપે છે અને સોલ્ડર સાથે સપાટીને ભીની કરવાની સુવિધા આપે છે.

એલ્યુમિનિયમના અલ્ટ્રાસોનિક સોલ્ડરિંગનો સિદ્ધાંત નીચે મુજબ છે. સોલ્ડરિંગ આયર્ન અને ભાગ વચ્ચે પ્રવાહી પીગળેલા સોલ્ડરનો એક સ્તર બનાવવામાં આવે છે. અલ્ટ્રાસોનિક સ્પંદનોના પ્રભાવ હેઠળ, સોલ્ડરમાં પોલાણ થાય છે, ઓક્સાઇડ ફિલ્મનો નાશ કરે છે. સોલ્ડરિંગ પહેલાં, ભાગોને સોલ્ડરના ગલનબિંદુથી ઉપરના તાપમાને ગરમ કરવામાં આવે છે. પદ્ધતિનો મોટો ફાયદો એ છે કે તેનો સફળતાપૂર્વક સોલ્ડરિંગ સિરામિક્સ અને કાચ માટે ઉપયોગ કરી શકાય છે.

ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓની પ્રવેગકતા

અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો ઉપયોગ કરીને.

¾ અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો ઉપયોગ નોંધપાત્ર રીતે વિવિધ પ્રવાહીના મિશ્રણને ઝડપી બનાવી શકે છે અને સ્થિર પ્રવાહી (જેમ કે પાણી અને પારો પણ) મેળવી શકે છે.

¾ પ્રવાહીને ઉચ્ચ-તીવ્રતાવાળા અલ્ટ્રાસોનિક સ્પંદનો માટે ખુલ્લા કરીને, ઉડી વિખરાયેલા ઉચ્ચ-ઘનતાવાળા એરોસોલ્સ મેળવવાનું શક્ય છે.

¾ પ્રમાણમાં તાજેતરમાં, અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો ઉપયોગ ઇલેક્ટ્રિકલ વિન્ડિંગ ઉત્પાદનોના ગર્ભાધાન માટે થવાનું શરૂ થયું. અલ્ટ્રાસોનિકનો ઉપયોગ ગર્ભાધાનના સમયને 3-5 ગણો ઘટાડવાનું અને 2-3 વખત ગર્ભાધાનને એક વખતના ગર્ભાધાન સાથે બદલવાનું શક્ય બનાવે છે.

¾ અલ્ટ્રાસાઉન્ડના પ્રભાવ હેઠળ, ધાતુઓ અને એલોયના ગેલ્વેનિક ડિપોઝિશનની પ્રક્રિયા નોંધપાત્ર રીતે ઝડપી બને છે.

¾ જો પીગળેલી ધાતુમાં અલ્ટ્રાસોનિક સ્પંદનો દાખલ કરવામાં આવે, તો અનાજ નોંધપાત્ર રીતે શુદ્ધ થાય છે અને છિદ્રાળુતામાં ઘટાડો થાય છે.

¾ અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો ઉપયોગ ઘન અવસ્થામાં ધાતુઓ અને એલોયની પ્રક્રિયામાં થાય છે, જે બંધારણના "ઢીલાકરણ" અને તેમના કૃત્રિમ વૃદ્ધત્વ તરફ દોરી જાય છે.

¾ જ્યારે ધાતુના પાઉડરને દબાવવામાં આવે ત્યારે અલ્ટ્રાસોનિકેશન ઉચ્ચ ઘનતા અને પરિમાણીય સ્થિરતાના દબાયેલા ઉત્પાદનોનું ઉત્પાદન સુનિશ્ચિત કરે છે.

અલ્ટ્રાસોનિક ખામી શોધ.

અલ્ટ્રાસોનિક ખામી શોધ એ બિન-વિનાશક પરીક્ષણ પદ્ધતિઓમાંની એક છે. એકસમાન માધ્યમમાં દિશામાં અને નોંધપાત્ર એટેન્યુએશન વિના અલ્ટ્રાસોનિક પ્રચારની મિલકત, અને બે માધ્યમો (ઉદાહરણ તરીકે, ધાતુ - હવા) વચ્ચેના ઇન્ટરફેસમાં લગભગ સંપૂર્ણપણે પ્રતિબિંબિત થવા માટે, ખામીઓ (સિંક, તિરાડો) ઓળખવા માટે અલ્ટ્રાસોનિક સ્પંદનોનો ઉપયોગ કરવાનું શક્ય બનાવ્યું. , ડિલેમિનેશન, વગેરે) ધાતુના ભાગોમાં તેનો નાશ કર્યા વિના.

અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો ઉપયોગ કરીને, તમે મોટા ભાગોને ચકાસી શકો છો, કારણ કે મેટલમાં અલ્ટ્રાસાઉન્ડની ઘૂંસપેંઠ ઊંડાઈ 8-10 મીટર સુધી પહોંચે છે વધુમાં, અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ખૂબ જ નાની ખામીઓ (10 -6 મીમી સુધી) શોધી શકે છે.

અલ્ટ્રાસોનિક ફ્લો ડિટેક્ટર્સ માત્ર રચાયેલી ખામીને જ નહીં, પણ વધેલી ધાતુની થાકની ક્ષણ પણ નક્કી કરવાનું શક્ય બનાવે છે.

અલ્ટ્રાસોનિક ખામી શોધવાની ઘણી પદ્ધતિઓ છે, જેમાં મુખ્ય છે પડછાયો, પલ્સ, રેઝોનન્સ, માળખાકીય વિશ્લેષણ અને અલ્ટ્રાસોનિક વિઝ્યુલાઇઝેશન.

શેડો પદ્ધતિ અલ્ટ્રાસોનિક તરંગો પસાર કરવાના એટેન્યુએશન પર આધારિત છે જે અલ્ટ્રાસોનિક શેડો બનાવે છે તે ભાગમાં ખામીઓની હાજરીમાં. આ પદ્ધતિ બે કન્વર્ટરનો ઉપયોગ કરે છે. તેમાંથી એક અલ્ટ્રાસોનિક સ્પંદનો બહાર કાઢે છે, અન્ય તેમને પ્રાપ્ત કરે છે (ફિગ. 5). છાયા પદ્ધતિ અસંવેદનશીલ છે; જો તેના કારણે સિગ્નલ ફેરફાર ઓછામાં ઓછો 15-20% હોય તો ખામી શોધી શકાય છે. શેડો પદ્ધતિનો નોંધપાત્ર ગેરલાભ એ છે કે તે ખામીને કઈ ઊંડાઈ પર સ્થિત છે તે નિર્ધારિત કરવાની મંજૂરી આપતું નથી.

સ્પંદનીય અલ્ટ્રાસોનિક ખામી શોધવાની પદ્ધતિ પ્રતિબિંબની ઘટના પર આધારિત છે અલ્ટ્રાસોનિક તરંગો. પલ્સ ફ્લો ડિટેક્ટરનું સંચાલન સિદ્ધાંત ફિગમાં બતાવવામાં આવ્યું છે. 6. ઉચ્ચ-આવર્તન જનરેટર ટૂંકા ગાળાના કઠોળનું ઉત્પાદન કરે છે. ઉત્સર્જક દ્વારા મોકલેલ પલ્સ, પ્રતિબિંબિત થયા પછી, કન્વર્ટર પર પાછા ફરે છે, જે આ સમયે પ્રાપ્ત થઈ રહ્યું છે. કન્વર્ટરમાંથી, સિગ્નલ એમ્પ્લીફાયર પર જાય છે, અને પછી કેથોડ રે ટ્યુબની ડિફ્લેક્શન પ્લેટો પર જાય છે. ટ્યુબ સ્ક્રીન પર પ્રોબિંગ અને પ્રતિબિંબિત કઠોળની છબીઓ મેળવવા માટે, સ્કેન જનરેટર પ્રદાન કરવામાં આવે છે. ઉચ્ચ-આવર્તન જનરેટરનું સંચાલન સિંક્રોનાઇઝર દ્વારા નિયંત્રિત થાય છે, જે ચોક્કસ આવર્તન પર ઉચ્ચ-આવર્તન પલ્સ ઉત્પન્ન કરે છે. કઠોળ મોકલવાની આવર્તન બદલી શકાય છે જેથી આગામી પલ્સ મોકલવામાં આવે તે પહેલાં પ્રતિબિંબિત પલ્સ કન્વર્ટર પર આવે.

પલ્સ પદ્ધતિ તમને એકતરફી ઍક્સેસ સાથે ઉત્પાદનોની તપાસ કરવાની મંજૂરી આપે છે. પદ્ધતિએ સંવેદનશીલતામાં વધારો કર્યો છે, અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ઊર્જાના 1% પણ પ્રતિબિંબિત થશે. પલ્સ પદ્ધતિનો ફાયદો એ છે કે તે તમને ખામી કેટલી ઊંડાઈ પર સ્થિત છે તે નિર્ધારિત કરવાની મંજૂરી આપે છે.

રેડિયો ઇલેક્ટ્રોનિક્સમાં અલ્ટ્રાસાઉન્ડ.

રેડિયો ઈલેક્ટ્રોનિક્સમાં ઘણીવાર એક વિદ્યુત સિગ્નલને બીજાની તુલનામાં વિલંબિત કરવાની જરૂર પડે છે. વૈજ્ઞાનિકોએ અલ્ટ્રાસોનિક વિલંબ રેખાઓ (LDLs) પ્રસ્તાવિત કરીને સફળ ઉકેલ શોધી કાઢ્યો. તેમની ક્રિયા અલ્ટ્રાસોનિક યાંત્રિક સ્પંદનોના કઠોળમાં વિદ્યુત કઠોળના રૂપાંતર પર આધારિત છે, જેનો પ્રચાર ગતિ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક સ્પંદનોના પ્રસારની ગતિ કરતા ઘણી ઓછી છે. યાંત્રિક સ્પંદનોને વિદ્યુતમાં વિપરીત રૂપાંતર કર્યા પછી, લાઇનના આઉટપુટ પર વોલ્ટેજ પલ્સ ઇનપુટ પલ્સની તુલનામાં વિલંબિત થશે.

કન્વર્ટ કરવા માટે વિદ્યુત સ્પંદનોમેગ્નેટોસ્ટ્રિક્ટિવ અને પીઝોઇલેક્ટ્રિક ટ્રાન્સડ્યુસર્સનો ઉપયોગ યાંત્રિક અને ઊલટું કન્વર્ટ કરવા માટે થાય છે. તદનુસાર, LZs ને મેગ્નેટોસ્ટ્રિક્ટિવ અને પીઝોઇલેક્ટ્રિકમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે.

મેગ્નેટોસ્ટ્રિક્ટિવ LZ ઇનપુટ અને આઉટપુટ ટ્રાન્સડ્યુસર્સ, મેગ્નેટ, ધ્વનિ નળી અને શોષકનો સમાવેશ કરે છે.

ઇનપુટ ટ્રાન્સડ્યુસરમાં કોઇલનો સમાવેશ થાય છે જેના દ્વારા ઇનપુટ સિગ્નલ પ્રવાહ વહે છે, મેગ્નેટોસ્ટ્રિક્ટિવ સામગ્રીથી બનેલા એકોસ્ટિક ડક્ટનો એક વિભાગ જેમાં અલ્ટ્રાસોનિક ફ્રીક્વન્સીના યાંત્રિક સ્પંદનો થાય છે અને એક ચુંબક કે જે રૂપાંતરણ ઝોનનું કાયમી ચુંબકીયકરણ બનાવે છે. આઉટપુટ કન્વર્ટરની ડિઝાઇન ઇનપુટ એકથી લગભગ અલગ નથી.

સાઉન્ડ પાઇપ એ મેગ્નેટોસ્ટ્રિક્ટિવ સામગ્રીમાંથી બનેલી સળિયા છે જેમાં અલ્ટ્રાસોનિક સ્પંદનો ઉત્તેજિત થાય છે, જે લગભગ 5000 m/s ની ઝડપે ફેલાય છે. પલ્સમાં વિલંબ કરવા માટે, ઉદાહરણ તરીકે, 100 μs દ્વારા, ધ્વનિ પાઇપની લંબાઈ લગભગ 43 સેમી હોવી જોઈએ, પ્રારંભિક ચુંબકીય ઇન્ડક્શન બનાવવા અને રૂપાંતરણ ઝોનને પૂર્વગ્રહ કરવા માટે એક ચુંબકની જરૂર છે.

મેગ્નેટોસ્ટ્રિક્ટિવ એલપીના સંચાલનનો સિદ્ધાંત ચુંબકીય ક્ષેત્રના પ્રભાવ હેઠળ લોહચુંબકીય સામગ્રીના કદમાં ફેરફાર પર આધારિત છે. ઇનપુટ ટ્રાન્સડ્યુસર કોઇલના ચુંબકીય ક્ષેત્રને કારણે થતી યાંત્રિક વિક્ષેપ ઓડિયો પાઇપલાઇન દ્વારા પ્રસારિત થાય છે અને આઉટપુટ ટ્રાન્સડ્યુસર કોઇલ સુધી પહોંચવા પર, તેમાં ઇલેક્ટ્રોમોટિવ બળ પ્રેરિત કરે છે.

પીઝોઇલેક્ટ્રિક એલપી નીચે પ્રમાણે ડિઝાઇન કરવામાં આવી છે. પીઝોઇલેક્ટ્રિક ટ્રાન્સડ્યુસર (ક્વાર્ટઝ પ્લેટ) ઇલેક્ટ્રિકલ સિગ્નલના પાથમાં મૂકવામાં આવે છે, જે મેટલ રોડ (ધ્વનિ નળી) સાથે સખત રીતે જોડાયેલ છે. બીજું પીઝોઇલેક્ટ્રિક ટ્રાન્સડ્યુસર સળિયાના બીજા છેડા સાથે જોડાયેલ છે. સિગ્નલ, ઇનપુટ ટ્રાન્સડ્યુસરની નજીક આવે છે, અલ્ટ્રાસોનિક આવર્તનના યાંત્રિક સ્પંદનોનું કારણ બને છે, જે પછી ધ્વનિ પાઇપલાઇનમાં ફેલાય છે. બીજા કન્વર્ટર પર પહોંચ્યા પછી, અલ્ટ્રાસોનિક સ્પંદનો ફરીથી વિદ્યુતમાં રૂપાંતરિત થાય છે. પરંતુ ધ્વનિ પાઇપલાઇનમાં અલ્ટ્રાસાઉન્ડના પ્રસારની ગતિ ઇલેક્ટ્રિકલ સિગ્નલના પ્રસારની ગતિ કરતા નોંધપાત્ર રીતે ઓછી હોવાથી, જે માર્ગ પર ધ્વનિ પાઇપલાઇન હતી તે સિગ્નલ ઝડપના તફાવતની સમાન રકમથી અન્ય કરતા પાછળ રહે છે. ચોક્કસ વિસ્તારમાં અલ્ટ્રાસાઉન્ડ અને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક સિગ્નલોના પ્રસાર માટે.

દવામાં અલ્ટ્રાસાઉન્ડ.

દવામાં જીવંત જીવતંત્ર પર સક્રિય પ્રભાવ માટે અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો ઉપયોગ અલ્ટ્રાસાઉન્ડ તરંગો જ્યારે તેમનામાંથી પસાર થાય છે ત્યારે જૈવિક પેશીઓમાં થતી અસરો પર આધારિત છે. તરંગમાં માધ્યમના કણોના કંપનથી પેશીઓની એક પ્રકારની માઇક્રો-મસાજ થાય છે, અને અલ્ટ્રાસાઉન્ડનું શોષણ તેમને સ્થાનિક ગરમી તરફ દોરી જાય છે. તે જ સમયે, અલ્ટ્રાસાઉન્ડના પ્રભાવ હેઠળ, જૈવિક માધ્યમોમાં ભૌતિક રાસાયણિક પરિવર્તન થાય છે. મધ્યમ અવાજની તીવ્રતા પર, આ ઘટનાઓ ઉલટાવી શકાય તેવું નુકસાન પહોંચાડતી નથી, પરંતુ માત્ર ચયાપચયમાં સુધારો કરે છે અને તેથી, શરીરની કામગીરીમાં ફાળો આપે છે. આ ઘટનાનો ઉપયોગ અલ્ટ્રાસાઉન્ડમાં થાય છે ઉપચાર(1 W/cm2 સુધી અલ્ટ્રાસાઉન્ડની તીવ્રતા) . ઉચ્ચ તીવ્રતા પર, મજબૂત ગરમી અને પોલાણ પેશીના વિનાશનું કારણ બને છે. આ અસર અલ્ટ્રાસાઉન્ડમાં વપરાય છે શસ્ત્રક્રિયા. સર્જિકલ ઓપરેશન્સ માટે, ફોકસ્ડ અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જે આસપાસના પેશીઓને નુકસાન પહોંચાડ્યા વિના મગજ જેવા ઊંડા માળખામાં સ્થાનિક વિનાશ માટે પરવાનગી આપે છે (અલ્ટ્રાસાઉન્ડની તીવ્રતા સેંકડો અને હજારો ડબ્લ્યુ/સેમી 2 સુધી પહોંચે છે). શસ્ત્રક્રિયામાં, અલ્ટ્રાસાઉન્ડ સાધનોનો પણ ઉપયોગ થાય છે, જેનો કાર્યકારી અંત સ્કેલ્પેલ, ફાઇલ, સોય વગેરે જેવો દેખાય છે. આવા સાધનોમાં અલ્ટ્રાસોનિક સ્પંદનોનો ઉપયોગ, જે શસ્ત્રક્રિયામાં સામાન્ય છે, તેમને નવા ગુણો આપે છે, જરૂરી બળમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો કરે છે અને પરિણામે, ઓપરેશનની આઘાત; વધુમાં, હેમોસ્ટેટિક અને એનાલેજેસિક અસર પ્રગટ થાય છે. બ્લન્ટ અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટ વડે સંપર્કમાં આવવાનો ઉપયોગ અમુક ગાંઠોનો નાશ કરવા માટે થાય છે.

જૈવિક પેશી પર શક્તિશાળી અલ્ટ્રાસાઉન્ડની અસરનો ઉપયોગ તબીબી સાધનો અને ઔષધીય પદાર્થોની વંધ્યીકરણની પ્રક્રિયાઓમાં સુક્ષ્મસજીવોનો નાશ કરવા માટે થાય છે.

અલ્ટ્રાસાઉન્ડને ડેન્ટલ પ્રેક્ટિસમાં ટાર્ટાર દૂર કરવા માટેની એપ્લિકેશન મળી છે. તે તમને પીડારહિત, લોહી વિના, તમારા દાંતમાંથી ટાર્ટાર અને તકતીને ઝડપથી દૂર કરવાની મંજૂરી આપે છે. આ કિસ્સામાં, મૌખિક શ્વૈષ્મકળામાં ઇજા થતી નથી અને પોલાણના "ખિસ્સા" જીવાણુનાશિત થાય છે, અને દર્દી પીડાને બદલે હૂંફની લાગણી અનુભવે છે.

સાહિત્ય.

1. આઈ.પી. ગોલ્યામિના. અલ્ટ્રાસાઉન્ડ. – એમ.: સોવિયેત જ્ઞાનકોશ, 1979.

2. આઈ.જી. ખોરબેનકો. અશ્રાવ્ય અવાજોની દુનિયામાં. - એમ.: મિકેનિકલ એન્જિનિયરિંગ, 1971.

3. વી.પી. સેવરડેન્કો, વી.વી. ક્લુબોવિચ. ઉદ્યોગમાં અલ્ટ્રાસાઉન્ડની અરજી. - મિન્સ્ક: સાયન્સ એન્ડ ટેકનોલોજી, 1967.

એકોસ્ટિક છૂટછાટ એ માધ્યમના થર્મોડાયનેમિક સંતુલનને પુનઃસ્થાપિત કરવાની આંતરિક પ્રક્રિયાઓ છે, જે અલ્ટ્રાસોનિક તરંગમાં કમ્પ્રેશન અને દુર્લભતા દ્વારા વ્યગ્ર છે. સ્વતંત્રતાની ડિગ્રીઓમાં ઊર્જાના સમાન વિતરણના થર્મોડાયનેમિક સિદ્ધાંત અનુસાર, ધ્વનિ તરંગમાં અનુવાદ ગતિની ઊર્જા સ્વતંત્રતાની આંતરિક ડિગ્રીમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે, તેમને ઉત્તેજક બનાવે છે, પરિણામે અનુવાદ ગતિ દીઠ ઊર્જા ઘટે છે. તેથી, હળવાશ હંમેશા ધ્વનિ શોષણ, તેમજ ધ્વનિ ગતિ વિક્ષેપ સાથે હોય છે.

મોનોક્રોમેટિક તરંગમાં, સમય જતાં ઓસીલેટીંગ મૂલ્ય W માં ફેરફાર સાઈન અથવા કોસાઈનના નિયમ અનુસાર થાય છે અને સૂત્ર દ્વારા દરેક બિંદુએ વર્ણવવામાં આવે છે: .

મેગ્નેટોસ્ટ્રિક્શનના બે પ્રકાર છે: રેખીય, જેમાં શરીરના ભૌમિતિક પરિમાણો લાગુ ક્ષેત્રની દિશામાં બદલાય છે, અને વોલ્યુમેટ્રિક, જેમાં શરીરના ભૌમિતિક પરિમાણો બધી દિશામાં બદલાય છે. લીનિયર મેગ્નેટોસ્ટ્રિક્શન બલ્ક મેગ્નેટોસ્ટ્રિક્શન કરતાં નોંધપાત્ર રીતે ઓછી ફીલ્ડ તાકાત પર જોવા મળે છે. તેથી, રેખીય મેગ્નેટોસ્ટ્રિક્શનનો વ્યવહારિક રીતે મેગ્નેટોસ્ટ્રિક્ટિવ કન્વર્ટર્સમાં ઉપયોગ થાય છે.

થર્મિસ્ટર એ રેઝિસ્ટર છે જેનો પ્રતિકાર તાપમાન પર આધાર રાખે છે. થર્મોકોપલ એ એકસાથે જોડાયેલા વિવિધ ધાતુઓના બે વાહક છે. તાપમાનના પ્રમાણમાં વાહકના છેડે એક emf દેખાય છે.

અલ્ટ્રાસાઉન્ડ- માનવ કાન માટે સાંભળી શકાય તેવી આવર્તન શ્રેણીની ઉપર સ્થિત યાંત્રિક સ્પંદનો (સામાન્ય રીતે 20 kHz). અલ્ટ્રાસોનિક સ્પંદનો તરંગ સ્વરૂપોમાં મુસાફરી કરે છે, પ્રકાશના પ્રચારની જેમ. જો કે, શૂન્યાવકાશમાં મુસાફરી કરી શકે તેવા પ્રકાશ તરંગોથી વિપરીત, અલ્ટ્રાસાઉન્ડ માટે ગેસ, પ્રવાહી અથવા ઘન જેવા સ્થિતિસ્થાપક માધ્યમની જરૂર પડે છે.

, (3)

ત્રાંસી તરંગો માટે તે સૂત્ર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે

ધ્વનિ વિક્ષેપ- મોનોક્રોમેટિક ધ્વનિ તરંગોની તેમની આવર્તન પર તબક્કાની ગતિની અવલંબન. ધ્વનિની ગતિનું વિક્ષેપ એ માધ્યમના ભૌતિક ગુણધર્મો અને તેમાં વિદેશી સમાવેશની હાજરી અને શરીરની સીમાઓની હાજરીને કારણે થઈ શકે છે જેમાં ધ્વનિ તરંગ પ્રસરે છે.

અલ્ટ્રાસોનિક તરંગોના પ્રકાર

મોટાભાગની અલ્ટ્રાસાઉન્ડ તકનીકો કાં તો રેખાંશ અથવા શીયર તરંગોનો ઉપયોગ કરે છે. અલ્ટ્રાસાઉન્ડ પ્રચારના અન્ય સ્વરૂપો પણ છે, જેમાં સપાટીના તરંગો અને લેમ્બ તરંગોનો સમાવેશ થાય છે.

લોન્ગીટ્યુડિનલ અલ્ટ્રા ધ્વનિ તરંગો - તરંગો, જેના પ્રસારની દિશા વિસ્થાપનની દિશા અને માધ્યમના કણોના વેગ સાથે સુસંગત છે.

ટ્રાન્સવર્સ અલ્ટ્રાસોનિક તરંગો- શરીરના કણોના વિસ્થાપન અને વેગની દિશાઓ સમતલની લંબ દિશામાં પ્રસરે છે, તે તરંગો જેવી જ છે.

સપાટી (રેલે) અલ્ટ્રાસોનિક તરંગોલંબગોળ કણ ગતિ ધરાવે છે અને સામગ્રીની સપાટી પર ફેલાય છે. તેમની ઝડપ શીયર વેવ પ્રચારની ગતિના આશરે 90% છે, અને સામગ્રીમાં તેમનો પ્રવેશ લગભગ એક તરંગલંબાઇ જેટલો છે.

લેમ્બ તરંગ- મુક્ત સીમાઓ સાથે નક્કર પ્લેટ (સ્તર) માં પ્રચાર કરતી સ્થિતિસ્થાપક તરંગ, જેમાં કણોનું ઓસીલેટરી વિસ્થાપન તરંગના પ્રસારની દિશામાં અને પ્લેટના પ્લેન પર લંબરૂપ બંને રીતે થાય છે. લેમ્બ તરંગો એ સ્થિતિસ્થાપક વેવગાઇડમાં સામાન્ય તરંગોના પ્રકારોમાંથી એક છે - મુક્ત સીમાઓ સાથેની પ્લેટમાં. કારણ કે આ તરંગોએ માત્ર સ્થિતિસ્થાપકતાના સિદ્ધાંતના સમીકરણો જ નહીં, પણ પ્લેટની સપાટી પરની સીમાની સ્થિતિને પણ સંતોષવી જોઈએ અને તેમના ગુણધર્મો અનબાઉન્ડેડ ઘન તરંગો કરતાં વધુ જટિલ છે.

અલ્ટ્રાસોનિક તરંગોનું વિઝ્યુલાઇઝેશન

પ્લેન સિનુસોઇડલ ટ્રાવેલિંગ વેવ માટે, અલ્ટ્રાસાઉન્ડની તીવ્રતા I સૂત્ર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે

, (5)

IN ગોળાકાર મુસાફરી તરંગઅલ્ટ્રાસાઉન્ડની તીવ્રતા સ્ત્રોતથી અંતરના ચોરસના વિપરીત પ્રમાણમાં છે. IN સ્થાયી તરંગ I = 0, એટલે કે, સરેરાશ ધ્વનિ ઊર્જાનો કોઈ પ્રવાહ નથી. માં અલ્ટ્રાસાઉન્ડ તીવ્રતા હાર્મોનિક પ્લેન મુસાફરી તરંગધ્વનિની ગતિ દ્વારા ગુણાકાર ધ્વનિ તરંગની ઊર્જા ઘનતા જેટલી. ધ્વનિ ઊર્જાનો પ્રવાહ કહેવાતા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે Umov વેક્ટર- ધ્વનિ તરંગની ઊર્જા પ્રવાહ ઘનતાનું વેક્ટર, જેને અલ્ટ્રાસાઉન્ડ તીવ્રતા અને તરંગ સામાન્ય વેક્ટરના ઉત્પાદન તરીકે રજૂ કરી શકાય છે, એટલે કે, તરંગના આગળના ભાગમાં લંબરૂપ એકમ વેક્ટર. જો ધ્વનિ ક્ષેત્ર સુપરપોઝિશન છે હાર્મોનિક તરંગોવિવિધ ફ્રીક્વન્સીઝ, પછી સરેરાશ ધ્વનિ ઊર્જા પ્રવાહ ઘનતાના વેક્ટર માટે ઘટકોની ઉમેરણ છે.

પ્લેન વેવ બનાવતા ઉત્સર્જકો માટે, તેઓ બોલે છે રેડિયેશનની તીવ્રતા, આનો અર્થ ઉત્સર્જક શક્તિ ઘનતા, એટલે કે રેડિયેટિંગ સપાટીના એકમ વિસ્તાર દીઠ રેડિયેટેડ ધ્વનિ શક્તિ.

અવાજની તીવ્રતા SI એકમોમાં W/m2 માં માપવામાં આવે છે. અલ્ટ્રાસોનિક ટેક્નોલૉજીમાં, અલ્ટ્રાસાઉન્ડની તીવ્રતામાં ફેરફારોની શ્રેણી ખૂબ મોટી છે - અલ્ટ્રાસોનિક કોન્સન્ટ્રેટરના કેન્દ્રમાં ~ 10 -12 W/m2 ના થ્રેશોલ્ડ મૂલ્યોથી સેંકડો kW/m2 સુધી.

કોષ્ટક 1 - કેટલીક સામાન્ય સામગ્રીના ગુણધર્મો

અલ્ટ્રાસાઉન્ડ એટેન્યુએશન

અલ્ટ્રાસાઉન્ડની મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓમાંની એક તેનું એટેન્યુએશન છે. અલ્ટ્રાસાઉન્ડ એટેન્યુએશનકંપનવિસ્તારમાં ઘટાડો અને તેથી, ધ્વનિ તરંગો પ્રસરે છે. અલ્ટ્રાસાઉન્ડ એટેન્યુએશન સંખ્યાબંધ કારણોસર થાય છે. મુખ્ય છે:

આમાંનું પ્રથમ કારણ એ હકીકતને કારણે છે કે તરંગ એક બિંદુ અથવા ગોળાકાર સ્ત્રોતમાંથી પ્રસરે છે, સ્ત્રોત દ્વારા ઉત્સર્જિત ઊર્જા તરંગના આગળના ભાગની સતત વધતી સપાટી પર વિતરિત થાય છે અને તે મુજબ, એકમ દ્વારા ઊર્જાનો પ્રવાહ. સપાટી ઘટે છે, એટલે કે. . ગોળાકાર તરંગ માટે, તરંગ સપાટી કે જેની r 2 તરીકે સ્ત્રોતથી અંતર r સાથે વધે છે, તરંગનું કંપનવિસ્તાર પ્રમાણસર ઘટે છે, અને નળાકાર તરંગ માટે - પ્રમાણસર.

એટેન્યુએશન ગુણાંક કાં તો ડેસિબલ્સ પ્રતિ મીટર (dB/m) અથવા ડેસિબલ્સ પ્રતિ મીટર (Np/m)માં દર્શાવવામાં આવે છે.

માટે વિમાન તરંગઅંતર સાથે કંપનવિસ્તાર એટેન્યુએશન ગુણાંક સૂત્ર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે

, (6)

એટેન્યુએશન ગુણાંક વિરુદ્ધ સમય નક્કી કરવામાં આવે છે

, (7)

આ કિસ્સામાં, એકમ dB/m નો ઉપયોગ ગુણાંકને માપવા માટે પણ થાય છે

, (8)

ડેસિબલ (dB) એ એકોસ્ટિક્સમાં ઊર્જા અથવા શક્તિઓના ગુણોત્તરના માપનનું લઘુગણક એકમ છે.

, (9)

• જ્યાં A 1 એ પ્રથમ સિગ્નલનું કંપનવિસ્તાર છે,
• A 2 – બીજા સિગ્નલનું કંપનવિસ્તાર

પછી માપનના એકમો (dB/m) અને (1/m) વચ્ચેનો સંબંધ હશે:

ઇન્ટરફેસમાંથી અલ્ટ્રાસાઉન્ડનું પ્રતિબિંબ

જ્યારે ધ્વનિ તરંગ ઈન્ટરફેસ પર પડે છે, ત્યારે ઊર્જાનો એક ભાગ પ્રથમ માધ્યમમાં પ્રતિબિંબિત થશે, અને બાકીની ઊર્જા બીજા માધ્યમમાં પસાર થશે. પ્રતિબિંબિત ઊર્જા અને બીજા માધ્યમમાં પસાર થતી ઊર્જા વચ્ચેનો સંબંધ પ્રથમ અને બીજા માધ્યમના તરંગ અવરોધો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. ધ્વનિ ગતિના વિક્ષેપની ગેરહાજરીમાં લાક્ષણિક અવબાધવેવફોર્મ પર નિર્ભર નથી અને સૂત્ર દ્વારા વ્યક્ત થાય છે:

પ્રતિબિંબ અને ટ્રાન્સમિશન ગુણાંક નીચે પ્રમાણે નક્કી કરવામાં આવશે

, (12)

, (13)

• જ્યાં D ધ્વનિ દબાણ ટ્રાન્સમિશન ગુણાંક છે

તે નોંધવું પણ યોગ્ય છે કે જો બીજું માધ્યમ શ્રવણાત્મક રીતે "નરમ" હોય, એટલે કે. Z 1 >Z 2, પછી પ્રતિબિંબ પર તરંગનો તબક્કો 180˚ દ્વારા બદલાય છે.

એક માધ્યમથી બીજા માધ્યમમાં ઉર્જા ટ્રાન્સમિશનનો ગુણાંક બીજા માધ્યમમાં પસાર થતા તરંગની તીવ્રતા અને ઘટના તરંગની તીવ્રતાના ગુણોત્તર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

, (14)

અલ્ટ્રાસોનિક તરંગોનું દખલ અને વિવર્તન

ધ્વનિ દખલ- અવકાશમાં એક અથવા બીજા બિંદુએ વિકસિત તરંગોના તબક્કાઓ વચ્ચેના સંબંધને આધારે પરિણામી ધ્વનિ તરંગના કંપનવિસ્તારનું અસમાન અવકાશી વિતરણ. જ્યારે સમાન ફ્રિકવન્સીના હાર્મોનિક તરંગો ઉમેરવામાં આવે છે, ત્યારે કંપનવિસ્તારનું પરિણામી અવકાશી વિતરણ સમય-સ્વતંત્ર હસ્તક્ષેપ પેટર્ન બનાવે છે, જે બિંદુથી બીજા સ્થાને ખસેડતી વખતે ઘટક તરંગોના તબક્કાના તફાવતમાં ફેરફારને અનુરૂપ છે. બે દખલ કરતી તરંગો માટે, પ્લેન પરની આ પેટર્નમાં એમ્પ્લીફિકેશનના વૈકલ્પિક બેન્ડ અને ધ્વનિ ક્ષેત્ર (ઉદાહરણ તરીકે, ધ્વનિ દબાણ) ને દર્શાવતા મૂલ્યના કંપનવિસ્તારના એટેન્યુએશનનું સ્વરૂપ હોય છે. બે પ્લેન તરંગો માટે, પટ્ટાઓ એક કંપનવિસ્તાર સાથે લંબચોરસ હોય છે જે તબક્કાના તફાવતમાં ફેરફાર અનુસાર પટ્ટાઓમાં બદલાય છે. મહત્વપૂર્ણ ખાસ કેસહસ્તક્ષેપ - પ્લેન સીમાથી તેના પ્રતિબિંબ સાથે પ્લેન તરંગનો ઉમેરો; આ કિસ્સામાં, સીમાની સમાંતર સ્થિત નોડ્સ અને એન્ટિનોડ્સના વિમાનો સાથે સ્થાયી તરંગ રચાય છે.

ધ્વનિ વિવર્તન- ભૌમિતિક ધ્વનિશાસ્ત્રના નિયમોમાંથી ધ્વનિ વર્તનનું વિચલન, કારણે તરંગ પ્રકૃતિઅવાજ ધ્વનિ વિવર્તનનું પરિણામ એ છે કે ઉત્સર્જકથી દૂર જતી વખતે અથવા સ્ક્રીનના છિદ્રમાંથી પસાર થયા પછી અલ્ટ્રાસોનિક બીમનું વિચલન, તરંગલંબાઇની તુલનામાં મોટા અવરોધોની પાછળ પડછાયાના પ્રદેશમાં ધ્વનિ તરંગોનું વાળવું, પાછળ પડછાયાની ગેરહાજરી. તરંગલંબાઇ, વગેરેની તુલનામાં નાના અવરોધો. n. માધ્યમમાં મૂકવામાં આવેલા અવરોધો પર મૂળ તરંગના વિવર્તન દ્વારા, માધ્યમની જ અસંગતતાઓ પર, તેમજ માધ્યમની સીમાઓની અનિયમિતતાઓ અને અસંગતતાઓ પર, ધ્વનિ ક્ષેત્રો કહેવામાં આવે છે. છૂટાછવાયા ક્ષેત્રો. તરંગલંબાઇની તુલનામાં મોટા હોય તેવા પદાર્થો પર ધ્વનિ વિવર્તન થાય છે, ભૌમિતિક પેટર્નમાંથી વિચલનની ડિગ્રી તરંગ પરિમાણના મૂલ્ય પર આધારિત છે.

, (15)

• જ્યાં D એ પદાર્થનો વ્યાસ છે (ઉદાહરણ તરીકે, અલ્ટ્રાસોનિક ઉત્સર્જક અથવા અવરોધનો વ્યાસ),
• r - આ ઑબ્જેક્ટથી અવલોકન બિંદુનું અંતર

અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ઉત્સર્જકો

અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ઉત્સર્જકો- વાયુ, પ્રવાહી અને અલ્ટ્રાસોનિક સ્પંદનો અને તરંગોને ઉત્તેજિત કરવા માટે વપરાતા ઉપકરણો નક્કર મીડિયા. અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ઉત્સર્જકો અન્ય પ્રકારની ઊર્જાને ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરે છે.

સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતા અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ઉત્સર્જકો છે ઇલેક્ટ્રોએકોસ્ટિક ટ્રાન્સડ્યુસર્સ. આ પ્રકારના અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ઉત્સર્જકોની વિશાળ બહુમતીમાં, એટલે કે માં પીઝોઇલેક્ટ્રિક ટ્રાન્સડ્યુસર્સ , મેગ્નેટોસ્ટ્રેક્ટિવ કન્વર્ટર, ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક ઉત્સર્જકો, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક અને ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ઉત્સર્જકો, વિદ્યુત ઊર્જાઘન શરીરની કંપન ઊર્જામાં રૂપાંતરિત થાય છે (રેડિએટિંગ પ્લેટ, સળિયા, ડાયાફ્રેમ, વગેરે), જે પર્યાવરણમાં એકોસ્ટિક તરંગો બહાર કાઢે છે. સૂચિબદ્ધ તમામ કન્વર્ટર, નિયમ તરીકે, રેખીય છે અને તેથી, રેડિએટિંગ સિસ્ટમના ઓસિલેશન આકારમાં ઉત્તેજક ઇલેક્ટ્રિકલ સિગ્નલનું પુનઃઉત્પાદન કરે છે; માત્ર નજીકના ખૂબ મોટા કંપન કંપનવિસ્તાર પર ઉપલી મર્યાદાઅલ્ટ્રાસાઉન્ડ ઉત્સર્જકની ગતિશીલ શ્રેણી, બિનરેખીય વિકૃતિઓ થઈ શકે છે.

મોનોક્રોમેટિક તરંગો ઉત્સર્જન કરવા માટે રચાયેલ કન્વર્ટર આ ઘટનાનો ઉપયોગ કરે છે પડઘો: તેઓ મિકેનિકલના કુદરતી ઓસિલેશનમાંના એક પર કાર્ય કરે છે ઓસીલેટરી સિસ્ટમ, જેની આવર્તન માટે વિદ્યુત ઓસિલેશન જનરેટર અને ઉત્તેજક કન્વર્ટર ટ્યુન થયેલ છે. ઇલેક્ટ્રોએકોસ્ટિક ટ્રાન્સડ્યુસર્સ કે જેની નક્કર સ્થિતિ નથી રેડિએટિંગ સિસ્ટમ, પ્રમાણમાં ભાગ્યે જ અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ઉત્સર્જક તરીકે ઉપયોગમાં લેવાય છે; આમાં, ઉદાહરણ તરીકે, અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ઉત્સર્જકોનો સમાવેશ થાય છે વિદ્યુત સ્રાવપ્રવાહીમાં અથવા પ્રવાહીના ઇલેક્ટ્રોસ્ટ્રક્શન પર.

અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ઉત્સર્જક લાક્ષણિકતાઓ

અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ઉત્સર્જકોની મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓમાં તેમનો સમાવેશ થાય છે આવર્તન સ્પેક્ટ્રમ, ઉત્સર્જિત ધ્વનિ શક્તિ, રેડિયેશન ડાયરેક્ટિવિટી. મોનોફ્રિકવન્સી રેડિયેશનના કિસ્સામાં, મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓ છે ઓપરેટિંગ આવર્તનઅલ્ટ્રાસાઉન્ડ ઉત્સર્જક અને તેના આવર્તન બેન્ડ, જેની સીમાઓ મહત્તમ કિરણોત્સર્ગની આવર્તન પર તેના મૂલ્યની તુલનામાં અડધા દ્વારા રેડિયેટેડ પાવરમાં ઘટાડા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. રેઝોનન્ટ ઇલેક્ટ્રોએકોસ્ટિક ટ્રાન્સડ્યુસર્સ માટે, ઓપરેટિંગ ફ્રીક્વન્સી છે કુદરતી આવર્તન f 0 કન્વર્ટર, અને બેન્ડવિડ્થΔf તેના દ્વારા નક્કી થાય છે ગુણવત્તા પરિબળપ્ર.

અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ઉત્સર્જકો (ઇલેક્ટ્રોએકોસ્ટિક ટ્રાન્સડ્યુસર્સ) સંવેદનશીલતા, ઇલેક્ટ્રોએકોસ્ટિક ગુણાંક દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે ઉપયોગી ક્રિયાઅને તેની પોતાની વિદ્યુત અવબાધ.

અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ઉત્સર્જક સંવેદનશીલતા- ઉત્સર્જક (મોટાભાગે 1 મીટરના અંતરે) થી ચોક્કસ અંતરે મહત્તમ દિશાત્મક લાક્ષણિકતા પર ધ્વનિ દબાણનો ગુણોત્તર તેની આજુબાજુના વિદ્યુત વોલ્ટેજ અથવા તેમાં વહેતા પ્રવાહ સુધી. આ લાક્ષણિકતા ઓડિયો એલાર્મ સિસ્ટમ, સોનાર અને અન્ય સમાન ઉપકરણોમાં ઉપયોગમાં લેવાતા અલ્ટ્રાસોનિક ઉત્સર્જકોને લાગુ પડે છે. તકનીકી હેતુઓ માટે ઉત્સર્જકો માટે, ઉપયોગમાં લેવાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, અલ્ટ્રાસોનિક સફાઈ, કોગ્યુલેશન અને રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ પર પ્રભાવ, મુખ્ય લાક્ષણિકતા શક્તિ છે. W માં અંદાજિત કુલ વિકિરણ શક્તિ સાથે, અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ઉત્સર્જકો દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે ચોક્કસ શક્તિ, એટલે કે, ઉત્સર્જન કરતી સપાટીના એકમ વિસ્તાર દીઠ સરેરાશ શક્તિ અથવા નજીકના ક્ષેત્રમાં સરેરાશ રેડિયેશન તીવ્રતા, W/m2 માં અંદાજવામાં આવે છે.

અવાજવાળા વાતાવરણમાં એકોસ્ટિક ઉર્જાનું ઉત્સર્જન કરતા ઇલેક્ટ્રોએકાઉસ્ટિક ટ્રાન્સડ્યુસર્સની કાર્યક્ષમતા તેમની તીવ્રતા દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે. ઇલેક્ટ્રોએકોસ્ટિક કાર્યક્ષમતા, જે ઉત્સર્જિત એકોસ્ટિક પાવર અને એક્સપેન્ડેડ ઇલેક્ટ્રિકલ પાવરનો ગુણોત્તર છે. એકોસ્ટોઈલેક્ટ્રોનિક્સમાં, અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ઉત્સર્જકોની કાર્યક્ષમતાનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે, કહેવાતા વિદ્યુત નુકશાન ગુણાંકનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, ગુણોત્તર સમાન(dB માં) વિદ્યુત શક્તિથી એકોસ્ટિક પાવર. અલ્ટ્રાસોનિક વેલ્ડીંગ, મશીનિંગ અને તેના જેવા ઉપયોગમાં લેવાતા અલ્ટ્રાસોનિક ટૂલ્સની કાર્યક્ષમતા કહેવાતા કાર્યક્ષમતા ગુણાંક દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે, જે કોન્સેન્ટ્રેટરના કાર્યકારી છેડે ઓસીલેટરી ડિસ્પ્લેસમેન્ટના કંપનવિસ્તારના ચોરસનો ગુણોત્તર છે. ટ્રાન્સડ્યુસર દ્વારા. કેટલીકવાર અસરકારક ઇલેક્ટ્રોમિકેનિકલ કપ્લીંગ ગુણાંકનો ઉપયોગ અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ઉત્સર્જકોમાં ઊર્જા રૂપાંતરણને દર્શાવવા માટે થાય છે.

ઉત્સર્જક અવાજ ક્ષેત્ર

ટ્રાન્સડ્યુસરનું ધ્વનિ ક્ષેત્ર બે ઝોનમાં વહેંચાયેલું છે: નજીકના ઝોન અને દૂરના ક્ષેત્ર. ઝોનની નજીકઆ ટ્રાન્સડ્યુસરની સામેનો સીધો વિસ્તાર છે જ્યાં ઇકોનું કંપનવિસ્તાર મેક્સિમા અને મિનિમાની શ્રેણીમાંથી પસાર થાય છે. નજીકનો ઝોન છેલ્લા મહત્તમ પર સમાપ્ત થાય છે, જે કન્વર્ટરથી N ના અંતરે સ્થિત છે. તે જાણીતું છે કે છેલ્લા મહત્તમનું સ્થાન ટ્રાન્સડ્યુસરનું કુદરતી ધ્યાન છે. દૂર ઝોનઆ N ની બહારનો વિસ્તાર છે, જ્યાં ધ્વનિ ક્ષેત્રનું દબાણ ધીમે ધીમે શૂન્ય થઈ જાય છે.

એકોસ્ટિક અક્ષ પર છેલ્લા મહત્તમ N ની સ્થિતિ, બદલામાં, વ્યાસ અને તરંગલંબાઇ પર આધાર રાખે છે અને ગોળાકાર ડિસ્ક ઉત્સર્જક માટે સૂત્ર દ્વારા વ્યક્ત કરવામાં આવે છે.

, (17)

જો કે, D સામાન્ય રીતે ઘણું મોટું હોવાથી, સમીકરણને ફોર્મમાં સરળ બનાવી શકાય છે

અવાજ ક્ષેત્રની લાક્ષણિકતાઓ અલ્ટ્રાસોનિક ટ્રાન્સડ્યુસરની ડિઝાઇન દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. પરિણામે, અભ્યાસ હેઠળના વિસ્તારમાં અવાજનો પ્રસાર અને સેન્સરની સંવેદનશીલતા તેના આકાર પર આધારિત છે.

અલ્ટ્રાસાઉન્ડ એપ્લિકેશન્સ

અલ્ટ્રાસાઉન્ડની વિવિધ એપ્લિકેશનો, જેમાં તેની વિવિધ સુવિધાઓનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, તેને ત્રણ ક્ષેત્રોમાં વિભાજિત કરી શકાય છે. અલ્ટ્રાસોનિક તરંગો દ્વારા માહિતી મેળવવા સાથે સંકળાયેલ, - પદાર્થ પર સક્રિય પ્રભાવ સાથે અને - સિગ્નલોની પ્રક્રિયા અને પ્રસારણ સાથે (દિશાઓ તેમના ક્રમમાં સૂચિબદ્ધ છે. ઐતિહાસિક રચના). દરેક ચોક્કસ એપ્લિકેશન માટે, ચોક્કસ આવર્તન શ્રેણીના અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો ઉપયોગ થાય છે.

અલ્ટ્રાસાઉન્ડ- ઉચ્ચ આવર્તનના સ્થિતિસ્થાપક ધ્વનિ સ્પંદનો. માનવ કાન લગભગ 16-20 kHz ની આવર્તન સાથે માધ્યમમાં પ્રસરી રહેલા સ્થિતિસ્થાપક તરંગોને જુએ છે; વધુ સાથે વધઘટઉચ્ચ આવર્તન અલ્ટ્રાસાઉન્ડનું પ્રતિનિધિત્વ કરો (શ્રાવ્ય મર્યાદાની બહાર). લાક્ષણિક રીતે, અલ્ટ્રાસોનિક રેન્જને 20,000 થી એક અબજ હર્ટ્ઝની આવર્તન શ્રેણી તરીકે ગણવામાં આવે છે.ધ્વનિ સ્પંદનો

ઉચ્ચ આવર્તન સાથે હાઇપરસાઉન્ડ કહેવાય છે. પ્રવાહી અને ઘન પદાર્થોમાં, ધ્વનિ સ્પંદનો 1000 GHz સુધી પહોંચી શકે છે વ્યવહારુ ઉપયોગવિજ્ઞાન, ટેકનોલોજી અને ઉદ્યોગમાં તેનો ઉપયોગ પ્રમાણમાં તાજેતરમાં શરૂ થયો. હવે અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો ઉપયોગ ભૌતિકશાસ્ત્ર, ટેકનોલોજી, રસાયણશાસ્ત્ર અને દવાના વિવિધ ક્ષેત્રોમાં વ્યાપકપણે થાય છે.

ઉદ્યોગ અને જીવવિજ્ઞાનમાં ઉપયોગમાં લેવાતા અતિ-ઉચ્ચ-આવર્તન અલ્ટ્રાસોનિક તરંગોની આવર્તન કેટલાક મેગાહર્ટ્ઝના ક્રમની શ્રેણીમાં રહે છે. આવા બીમનું ફોકસીંગ સામાન્ય રીતે ખાસ સોનિક લેન્સ અને મિરર્સનો ઉપયોગ કરીને હાથ ધરવામાં આવે છે. જરૂરી પરિમાણો સાથેનો અલ્ટ્રાસોનિક બીમ યોગ્ય ટ્રાન્સડ્યુસરનો ઉપયોગ કરીને મેળવી શકાય છે. સૌથી સામાન્ય સિરામિક ટ્રાન્સડ્યુસર્સ બેરિયમ ટાઇટેનાઇટ છે. એવા કિસ્સાઓમાં જ્યાં અલ્ટ્રાસોનિક બીમની શક્તિ પ્રાથમિક મહત્વ ધરાવે છે, સામાન્ય રીતે યાંત્રિક અલ્ટ્રાસાઉન્ડ સ્ત્રોતોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. શરૂઆતમાં, તમામ અલ્ટ્રાસોનિક તરંગો પ્રાપ્ત થયા હતાયાંત્રિક રીતે

(ટ્યુનિંગ ફોર્ક્સ, સિસોટી, સાયરન્સ).

પ્રકૃતિમાં, અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ઘણા કુદરતી અવાજોના ઘટક તરીકે જોવા મળે છે (પવન, ધોધ, વરસાદના અવાજમાં, દરિયાઈ સર્ફ દ્વારા વળેલા કાંકરાના અવાજમાં, વાવાઝોડાના વિસર્જન સાથેના અવાજોમાં, વગેરે), અને વચ્ચે. પ્રાણી વિશ્વના અવાજો. કેટલાક પ્રાણીઓ અવરોધો શોધવા અને અવકાશમાં નેવિગેટ કરવા માટે અલ્ટ્રાસોનિક તરંગોનો ઉપયોગ કરે છે.

અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ઉત્સર્જકોને બે મોટા જૂથોમાં વિભાજિત કરી શકાય છે. પ્રથમમાં ઉત્સર્જકો-જનરેટરનો સમાવેશ થાય છે; સતત પ્રવાહના માર્ગમાં અવરોધોની હાજરીને કારણે તેમાંના ઓસિલેશન ઉત્સાહિત છે - ગેસ અથવા પ્રવાહીનો પ્રવાહ. ઉત્સર્જકોનું બીજું જૂથ ઇલેક્ટ્રોએકોસ્ટિક ટ્રાન્સડ્યુસર્સ છે; તેઓ વિદ્યુત વોલ્ટેજ અથવા વર્તમાનમાં પહેલેથી જ આપેલ વધઘટને ઘન શરીરના યાંત્રિક સ્પંદનોમાં રૂપાંતરિત કરે છે, જે ઉત્સર્જકોના ઉદાહરણો: ગેલ્ટન વ્હિસલ, લિક્વિડ અને અલ્ટ્રાસોનિક વ્હિસલ, સાયરન.

અલ્ટ્રાસાઉન્ડ પ્રચાર.

અલ્ટ્રાસાઉન્ડ પ્રચાર એ ધ્વનિ તરંગમાં થતી વિક્ષેપના અવકાશ અને સમયની હિલચાલની પ્રક્રિયા છે. ધ્વનિ તરંગ વાયુયુક્ત, પ્રવાહી અથવા પદાર્થ દ્વારા પ્રસારિત થાય છેનક્કર સ્થિતિ , તે જ દિશામાં જ્યાં આ પદાર્થના કણો વિસ્થાપિત થાય છે, એટલે કે, તે માધ્યમના વિકૃતિનું કારણ બને છે. વિરૂપતા એ હકીકતમાં સમાવે છે કે ક્રમિક ડિસ્ચાર્જ અને કમ્પ્રેશન થાય છેચોક્કસ વોલ્યુમો પર્યાવરણ, અને બે નજીકના વિસ્તારો વચ્ચેનું અંતર અલ્ટ્રાસોનિક તરંગની લંબાઈને અનુરૂપ છે. માધ્યમનો ચોક્કસ એકોસ્ટિક પ્રતિકાર જેટલો વધારે છે, તેવધુ ડિગ્રી

તરંગ ઊર્જાના સ્થાનાંતરણમાં સામેલ માધ્યમના કણો તેમની સમતુલા સ્થિતિની આસપાસ ઓસીલેટ થાય છે. સરેરાશ સંતુલન સ્થિતિની આસપાસ કણો જે ઝડપે ફરે છે તેને ઓસીલેટરી કહેવાય છે

ઝડપ

વિવર્તન, દખલ

જ્યારે અલ્ટ્રાસોનિક તરંગો પ્રચાર કરે છે, ત્યારે વિવર્તન, દખલ અને પ્રતિબિંબની ઘટના શક્ય છે.

વિવર્તન (અવરોધોની આસપાસ તરંગો) ત્યારે થાય છે જ્યારે અલ્ટ્રાસોનિક તરંગલંબાઇ પાથમાં અવરોધના કદ સાથે તુલનાત્મક (અથવા વધુ) હોય છે. જો અવરોધ લંબાઈ સાથે સરખાવવામાં આવે છે એકોસ્ટિક તરંગમોટી છે, પછી ત્યાં કોઈ વિવર્તનની ઘટના નથી.

મુ એક સાથે ચળવળમાધ્યમમાં અમુક ચોક્કસ બિંદુએ અનેક અલ્ટ્રાસોનિક તરંગોના પેશીઓમાં, આ તરંગોનું સુપરપોઝિશન થઈ શકે છે. તરંગોની આ સુપરપોઝિશન એકબીજા પર વહન કરે છે સામાન્ય નામદખલગીરી જો પસાર થવાની પ્રક્રિયામાં છે જૈવિક પદાર્થઅલ્ટ્રાસોનિક તરંગો છેદે છે, પછી જૈવિક વાતાવરણમાં ચોક્કસ બિંદુએ સ્પંદનોમાં વધારો અથવા ઘટાડો જોવા મળે છે. દખલગીરીનું પરિણામ માધ્યમમાં આપેલ બિંદુ પર અલ્ટ્રાસોનિક સ્પંદનોના તબક્કાઓના અવકાશી સંબંધ પર આધાર રાખે છે. જો અલ્ટ્રાસોનિક તરંગો સમાન તબક્કાઓ (તબક્કામાં) માધ્યમના ચોક્કસ વિસ્તાર સુધી પહોંચે છે, તો પછી કણોના વિસ્થાપન સમાન ચિહ્નો ધરાવે છે અને આવી પરિસ્થિતિઓમાં દખલ અલ્ટ્રાસોનિક સ્પંદનોના કંપનવિસ્તારને વધારવામાં મદદ કરે છે. જો અલ્ટ્રાસોનિક તરંગો એન્ટિફેસમાં ચોક્કસ વિસ્તારમાં આવે છે, તો કણોનું વિસ્થાપન તેની સાથે હશે. વિવિધ ચિહ્નો, જે અલ્ટ્રાસોનિક સ્પંદનોના કંપનવિસ્તારમાં ઘટાડો તરફ દોરી જાય છે.

દખલગીરી ભજવે છે મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકાઅલ્ટ્રાસાઉન્ડ ઉત્સર્જકની આસપાસના પેશીઓમાં બનતી ઘટનાનું મૂલ્યાંકન કરતી વખતે. દખલ ખાસ કરીને મહત્વપૂર્ણ છે જ્યારે અલ્ટ્રાસોનિક તરંગો અવરોધમાંથી પ્રતિબિંબિત થયા પછી વિરુદ્ધ દિશામાં પ્રચાર કરે છે.

અલ્ટ્રાસોનિક તરંગોનું શોષણ

જો અલ્ટ્રાસાઉન્ડ જે માધ્યમમાં પ્રચાર કરે છે તેમાં સ્નિગ્ધતા અને થર્મલ વાહકતા હોય છે અથવા તેમાં અન્ય આંતરિક ઘર્ષણ પ્રક્રિયાઓ હોય છે, તો તરંગના પ્રસારની સાથે ધ્વનિ શોષણ થાય છે, એટલે કે, જેમ જેમ તે સ્ત્રોતથી દૂર જાય છે તેમ, અલ્ટ્રાસોનિક સ્પંદનોનું કંપનવિસ્તાર નાનું બને છે, તેમજ તેઓ જે ઊર્જા વહન કરે છે. અલ્ટ્રાસાઉન્ડ જે માધ્યમમાં પ્રચાર કરે છે તે તેમાંથી પસાર થતી ઊર્જા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે અને તેનો ભાગ શોષી લે છે. શોષિત ઊર્જાનો મુખ્ય ભાગ ગરમીમાં રૂપાંતરિત થાય છે, નાનો ભાગ ઉલટાવી શકાય તેવું કારણ બને છે. માળખાકીય ફેરફારો. એકબીજા સામે કણોના ઘર્ષણના પરિણામે શોષણ થાય છે, માં વિવિધ વાતાવરણતે અલગ છે. શોષણ અલ્ટ્રાસોનિક સ્પંદનોની આવર્તન પર પણ આધાર રાખે છે.

સૈદ્ધાંતિક રીતે, શોષણ આવર્તનના વર્ગના પ્રમાણસર છે. શોષણની માત્રાને શોષણ ગુણાંક દ્વારા વર્ગીકૃત કરી શકાય છે, જે દર્શાવે છે કે ઇરેડિયેટેડ માધ્યમમાં અલ્ટ્રાસાઉન્ડની તીવ્રતા કેવી રીતે બદલાય છે. તે વધતી આવર્તન સાથે વધે છે. માધ્યમમાં અલ્ટ્રાસોનિક સ્પંદનોની તીવ્રતા ઝડપથી ઘટે છે. આ પ્રક્રિયા આંતરિક ઘર્ષણ, શોષક માધ્યમની થર્મલ વાહકતા અને તેની રચનાને કારણે થાય છે. તે લગભગ અર્ધ-શોષક સ્તરના કદ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે, જે દર્શાવે છે કે કંપનની તીવ્રતા અડધાથી ઓછી થાય છે (વધુ સ્પષ્ટ રીતે, 2.718 ગણો અથવા 63% દ્વારા). પહલમેન મુજબ, 0.8 મેગાહર્ટઝની આવર્તન પર, કેટલાક પેશીઓ માટે અર્ધ-શોષક સ્તરના સરેરાશ મૂલ્યો નીચે મુજબ છે: એડિપોઝ પેશી - 6.8 સેમી; સ્નાયુબદ્ધ - 3.6 સેમી; ચરબી અને સ્નાયુ પેશી એકસાથે - 4.9 સેમી અલ્ટ્રાસાઉન્ડ આવર્તન સાથે, અર્ધ-શોષક સ્તરનું કદ ઘટે છે. તેથી, 2.4 મેગાહર્ટઝની આવર્તન પર, ફેટીમાંથી પસાર થતા અલ્ટ્રાસાઉન્ડની તીવ્રતા અનેસ્નાયુ પેશી

, 1.5 સે.મી.ની ઊંડાઈએ અડધાથી ઘટે છે. વધુમાં, અમુક ફ્રીક્વન્સી રેન્જમાં અલ્ટ્રાસોનિક સ્પંદનોની ઊર્જાનું અસામાન્ય શોષણ શક્ય છે - આ આપેલ પેશીના પરમાણુ બંધારણની લાક્ષણિકતાઓ પર આધાર રાખે છે. તે જાણીતું છે કે અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ઊર્જાના 2/3 દ્વારા ક્ષીણ થાય છેપરમાણુ સ્તર

અને 1/3 માઇક્રોસ્કોપિક ટીશ્યુ સ્ટ્રક્ચર્સના સ્તરે.

અલ્ટ્રાસોનિક તરંગોની ઘૂંસપેંઠ ઊંડાઈ

અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ઘૂંસપેંઠ ઊંડાઈ એ ઊંડાઈનો ઉલ્લેખ કરે છે કે જેના પર તીવ્રતા અડધાથી ઓછી થાય છે. આ મૂલ્ય શોષણ માટે વિપરિત પ્રમાણસર છે: માધ્યમ અલ્ટ્રાસાઉન્ડને વધુ મજબૂત રીતે શોષે છે, અલ્ટ્રાસાઉન્ડની તીવ્રતા અડધાથી ઓછી થાય તેટલું ઓછું અંતર.

અલ્ટ્રાસોનિક તરંગોનું સ્કેટરિંગ

જો માધ્યમમાં અસંગતતાઓ હોય, તો ધ્વનિનું સ્કેટરિંગ થાય છે, જે અલ્ટ્રાસાઉન્ડની સરળ પ્રચાર પદ્ધતિને નોંધપાત્ર રીતે બદલી શકે છે અને છેવટે, પ્રસારની મૂળ દિશામાં તરંગને ક્ષીણ થવાનું કારણ પણ બને છે.

અલ્ટ્રાસોનિક તરંગોનું રીફ્રેક્શન

માનવીય નરમ પેશીઓનો એકોસ્ટિક પ્રતિકાર પાણીના પ્રતિકાર કરતા ઘણો અલગ ન હોવાથી, એવું માની શકાય છે કે મીડિયા (એપિડર્મિસ - ડર્મિસ - ફેસિયા - સ્નાયુ) વચ્ચેના ઇન્ટરફેસ પર અલ્ટ્રાસોનિક તરંગોનું રીફ્રેક્શન જોવા મળશે.

અલ્ટ્રાસોનિક તરંગોનું પ્રતિબિંબ અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ડાયગ્નોસ્ટિક્સ પ્રતિબિંબની ઘટના પર આધારિત છે. માં પ્રતિબિંબ થાય છેત્વચા અને ચરબી, ચરબી અને સ્નાયુ, સ્નાયુ અને અસ્થિ. જો અલ્ટ્રાસાઉન્ડ, પ્રચાર કરતી વખતે, અવરોધનો સામનો કરે છે, તો પ્રતિબિંબ થાય છે જો અવરોધ નાનો હોય, તો અલ્ટ્રાસાઉન્ડ તેની આસપાસ વહેતું હોય તેવું લાગે છે. શરીરની વિજાતીયતા નોંધપાત્ર વિચલનોનું કારણ નથી, કારણ કે તરંગલંબાઇ (2 મીમી) ની તુલનામાં તેમના કદ (0.1-0.2 મીમી) ની અવગણના કરી શકાય છે. જો તેના પાથ પર અલ્ટ્રાસાઉન્ડ એવા અંગોનો સામનો કરે છે કે જેના પરિમાણો તરંગલંબાઇ કરતા મોટા હોય છે, તો અલ્ટ્રાસાઉન્ડનું વક્રીભવન અને પ્રતિબિંબ થાય છે. સૌથી મજબૂત પ્રતિબિંબ હાડકાની સીમાઓ પર જોવા મળે છે - આસપાસના પેશીઓ અને પેશી - હવા. હવામાં ઓછી ઘનતા હોય છે અને અલ્ટ્રાસાઉન્ડનું લગભગ સંપૂર્ણ પ્રતિબિંબ જોવા મળે છે. અલ્ટ્રાસોનિક તરંગોનું પ્રતિબિંબ સ્નાયુ - પેરીઓસ્ટેયમ - અસ્થિની સીમા પર, હોલો અંગોની સપાટી પર જોવા મળે છે.

મુસાફરી અને અલ્ટ્રાસોનિક તરંગો ઊભા

જો, જ્યારે અલ્ટ્રાસોનિક તરંગો કોઈ માધ્યમમાં પ્રસરે છે, ત્યારે તે પ્રતિબિંબિત થતા નથી, તો પ્રવાસી તરંગો રચાય છે. ઉર્જા ગુમાવવાના પરિણામે, માધ્યમના કણોની ઓસીલેટરી હિલચાલ ધીમે ધીમે ઓછી થાય છે, અને વધુ આગળ કણો વિકિરણ સપાટીથી સ્થિત હોય છે, તેમના કંપનવિસ્તારનું કંપનવિસ્તાર ઓછું થાય છે. જો, અલ્ટ્રાસોનિક તરંગોના પ્રસારના માર્ગ પર, વિવિધ વિશિષ્ટ એકોસ્ટિક પ્રતિકાર સાથે પેશીઓ હોય, તો પછી, એક અથવા બીજી ડિગ્રી સુધી, અલ્ટ્રાસોનિક તરંગો બાઉન્ડ્રી ઇન્ટરફેસમાંથી પ્રતિબિંબિત થાય છે. ઘટનાની સુપરપોઝિશન અને પ્રતિબિંબિત અલ્ટ્રાસોનિક તરંગો પરિણમી શકે છે ઉભા મોજા. સ્થાયી તરંગો ઉત્પન્ન થવા માટે, ઉત્સર્જક સપાટીથી પ્રતિબિંબિત સપાટી સુધીનું અંતર અડધા તરંગલંબાઇના ગુણાંકનું હોવું જોઈએ.

20,000 Hz કરતા વધુની ઓસિલેશન આવર્તન સાથેના યાંત્રિક તરંગોને માનવીઓ અવાજ તરીકે સમજી શકતા નથી. તેમને અલ્ટ્રાસોનિક તરંગો અથવા અલ્ટ્રાસાઉન્ડ કહેવામાં આવે છે. અલ્ટ્રાસાઉન્ડ વાયુઓ દ્વારા મજબૂત રીતે શોષાય છે અને ઘણી વખત નબળું છે - ઘનઅને પ્રવાહી. તેથી, અલ્ટ્રાસોનિક તરંગો માત્ર ઘન અને પ્રવાહીમાં નોંધપાત્ર અંતર પર પ્રચાર કરી શકે છે.

તરંગો દ્વારા વહન કરવામાં આવતી ઉર્જા માધ્યમની ઘનતા અને આવર્તનના વર્ગના પ્રમાણસર હોવાથી, અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ધ્વનિ તરંગો કરતાં ઘણી વધારે ઊર્જા વહન કરી શકે છે. બીજી એક વાત મહત્વપૂર્ણ મિલકતઅલ્ટ્રાસાઉન્ડનો ફાયદો એ હકીકતમાં રહેલો છે કે તેનું નિર્દેશિત રેડિયેશન પ્રમાણમાં સરળ છે. આ તમામ તકનીકમાં અલ્ટ્રાસાઉન્ડના વ્યાપક ઉપયોગને મંજૂરી આપે છે.

અલ્ટ્રાસાઉન્ડના વર્ણવેલ ગુણધર્મોનો ઉપયોગ ઇકો સાઉન્ડરમાં થાય છે - સમુદ્રની ઊંડાઈ નક્કી કરવા માટેનું ઉપકરણ (ફિગ. 25.11). જહાજ ચોક્કસ આવર્તનના અલ્ટ્રાસાઉન્ડના સ્ત્રોત અને રીસીવરથી સજ્જ છે. સ્ત્રોત ટૂંકા ગાળાના અલ્ટ્રાસોનિક કઠોળ મોકલે છે, અને રીસીવર પ્રતિબિંબિત કઠોળને પસંદ કરે છે. કઠોળ મોકલવા અને પ્રાપ્ત કરવા અને પાણીમાં અલ્ટ્રાસાઉન્ડના પ્રસારની ઝડપ વચ્ચેનો સમય જાણતા, સૂત્ર (25.3) નો ઉપયોગ કરીને સમુદ્રની ઊંડાઈ નક્કી કરવામાં આવે છે. અલ્ટ્રાસોનિક લોકેટર એ જ રીતે કાર્ય કરે છે, જેનો ઉપયોગ અવરોધનું અંતર નક્કી કરવા માટે થાય છે

આડી દિશામાં વહાણનો માર્ગ. આવા અવરોધોની ગેરહાજરીમાં, અલ્ટ્રાસોનિક કઠોળ વહાણમાં પાછા ફરતા નથી.

રસપ્રદ રીતે, કેટલાક પ્રાણીઓ, દા.ત. ચામાચીડિયા, એવા અંગો છે જે અલ્ટ્રાસોનિક લોકેટરના સિદ્ધાંત પર કાર્ય કરે છે, જે તેમને અંધારામાં સારી રીતે નેવિગેટ કરવા દે છે. ડોલ્ફિન પાસે સંપૂર્ણ અલ્ટ્રાસોનિક લોકેટર હોય છે. -

જ્યારે અલ્ટ્રાસાઉન્ડ પ્રવાહીમાંથી પસાર થાય છે, ત્યારે પ્રવાહી કણો મેળવે છે ઉચ્ચ પ્રવેગકઅને પર મજબૂત અસર પડે છે વિવિધ સંસ્થાઓપ્રવાહીમાં મૂકવામાં આવે છે. આનો ઉપયોગ વિવિધને ઝડપી બનાવવા માટે થાય છે તકનીકી પ્રક્રિયાઓ(ઉદાહરણ તરીકે, ઉકેલો તૈયાર કરવા, ભાગો ધોવા, ચામડાને ટેનિંગ વગેરે).

પ્રવાહીમાં તીવ્ર અલ્ટ્રાસોનિક સ્પંદનો સાથે, તેના કણો એટલા મોટા પ્રવેગક પ્રાપ્ત કરે છે કે તે પ્રવાહીમાં રચાય છે. ટૂંકા સમયગાબડા (વોઈડ્સ) કે જે અચાનક બંધ થઈ જાય છે, ઘણી નાની અસરો બનાવે છે, એટલે કે પોલાણ થાય છે. આવી પરિસ્થિતિઓમાં, પ્રવાહીમાં મજબૂત ક્રશિંગ અસર હોય છે, જેનો ઉપયોગ પ્રવાહીમાં ઘન કણોના અણુકૃત કણો અને પ્રવાહી મિશ્રણ - એક પ્રવાહીના બીજામાં નાના ટીપાંનું સસ્પેન્શન તૈયાર કરવા માટે થાય છે.

અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો ઉપયોગ મેટલ ભાગોમાં ખામી શોધવા માટે થાય છે. IN આધુનિક ટેકનોલોજીઅલ્ટ્રાસાઉન્ડનો ઉપયોગ એટલો વ્યાપક છે કે તેના ઉપયોગના તમામ ક્ષેત્રોની સૂચિ પણ બનાવવી મુશ્કેલ છે.

તેની નોંધ લો યાંત્રિક તરંગો 16 હર્ટ્ઝ કરતા ઓછી ઓસિલેશન આવર્તન સાથે ઇન્ફ્રાસોનિક તરંગો અથવા ઇન્ફ્રાસાઉન્ડ કહેવામાં આવે છે. તેઓ વાવાઝોડા અને ધરતીકંપ દરમિયાન સમુદ્રમાં ઇન્ફ્રાસોનિક તરંગો પણ પેદા કરતા નથી. પાણીમાં ઇન્ફ્રાસાઉન્ડ પ્રચારની ઝડપ ધરતીકંપ દ્વારા ઉત્પન્ન થતા વાવાઝોડા અથવા વિશાળ સુનામી તરંગોની ગતિ કરતાં ઘણી વધારે છે આનાથી કેટલાક દરિયાઇ પ્રાણીઓ ઇન્ફ્રાસાઉન્ડ તરંગોને આ રીતે નજીક આવવાના સંકેતો પ્રાપ્ત કરવા માટે પરવાનગી આપે છે.

અલ્ટ્રાસાઉન્ડનું અસ્તિત્વ લાંબા સમયથી જાણીતું હોવા છતાં, તેનો વ્યવહારુ ઉપયોગ તદ્દન યુવાન છે. આજકાલ, અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો ઉપયોગ વિવિધ ભૌતિક અને તકનીકી પદ્ધતિઓમાં વ્યાપકપણે થાય છે. તેથી, માધ્યમમાં ધ્વનિ પ્રચારની ઝડપ દ્વારા વ્યક્તિ તેનો ન્યાય કરે છે શારીરિક લાક્ષણિકતાઓ. અલ્ટ્રાસોનિક ફ્રીક્વન્સીઝ પર વેગ માપન તે નક્કી કરવાનું શક્ય બનાવે છે, ઉદાહરણ તરીકે, ઝડપી પ્રક્રિયાઓની એડિબેટિક લાક્ષણિકતાઓ, મૂલ્યો ચોક્કસ ગરમી ક્ષમતાવાયુઓ, ઘન પદાર્થોના સ્થિતિસ્થાપક સ્થિરાંકો.

જ્ઞાનકોશીય YouTube

અલ્ટ્રાસાઉન્ડ સ્ત્રોતો

ઉદ્યોગ અને જીવવિજ્ઞાનમાં ઉપયોગમાં લેવાતા અલ્ટ્રાસોનિક સ્પંદનોની આવર્તન કેટલાંક દસ kHz થી કેટલાક MHz સુધીની છે. ઉચ્ચ-આવર્તન સ્પંદનો સામાન્ય રીતે પીઝોસેરામિક ટ્રાન્સડ્યુસરનો ઉપયોગ કરીને બનાવવામાં આવે છે, ઉદાહરણ તરીકે, બેરિયમ ટાઇટેનાઇટ. એવા કિસ્સાઓમાં કે જ્યાં અલ્ટ્રાસોનિક સ્પંદનોની શક્તિ પ્રાથમિક મહત્વ ધરાવે છે, સામાન્ય રીતે યાંત્રિક અલ્ટ્રાસાઉન્ડ સ્ત્રોતોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. શરૂઆતમાં, તમામ અલ્ટ્રાસોનિક તરંગો યાંત્રિક રીતે પ્રાપ્ત થયા હતા (ટ્યુનિંગ ફોર્ક, વ્હિસલ્સ, સાયરન્સ).

પ્રકૃતિમાં, અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ઘણા કુદરતી અવાજોના ઘટકો તરીકે જોવા મળે છે (પવન, ધોધ, વરસાદ, દરિયાઈ સર્ફ દ્વારા વળેલા કાંકરાના અવાજમાં, વાવાઝોડાના વિસર્જન સાથેના અવાજોમાં, વગેરે) અને અવાજો વચ્ચે. પ્રાણી વિશ્વની. કેટલાક પ્રાણીઓ અવરોધો શોધવા, અવકાશમાં નેવિગેટ કરવા અને વાતચીત કરવા માટે અલ્ટ્રાસોનિક તરંગોનો ઉપયોગ કરે છે (વ્હેલ, ડોલ્ફિન, ચામાચીડિયા, ઉંદરો, ટાર્સિયર).

અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ઉત્સર્જકોને બે મોટા જૂથોમાં વિભાજિત કરી શકાય છે. પ્રથમમાં ઉત્સર્જકો-જનરેટરનો સમાવેશ થાય છે; સતત પ્રવાહના માર્ગમાં અવરોધોની હાજરીને કારણે તેમાંના ઓસિલેશન ઉત્સાહિત છે - ગેસ અથવા પ્રવાહીનો પ્રવાહ. ઉત્સર્જકોનું બીજું જૂથ ઇલેક્ટ્રોએકોસ્ટિક ટ્રાન્સડ્યુસર્સ છે; તેઓ વિદ્યુત વોલ્ટેજ અથવા વર્તમાનમાં પહેલેથી આપેલ વધઘટને યાંત્રિક કંપનમાં રૂપાંતરિત કરે છે નક્કર, જે પર્યાવરણમાં એકોસ્ટિક તરંગો બહાર કાઢે છે.

ગેલ્ટનની વ્હિસલ

પ્રથમ અલ્ટ્રાસોનિક વ્હિસલ 1883 માં અંગ્રેજ ગેલ્ટન દ્વારા બનાવવામાં આવી હતી.

અહીં અલ્ટ્રાસાઉન્ડ જ્યારે હવાનો પ્રવાહ તેને અથડાવે છે ત્યારે છરીની ધાર પરના ઊંચા અવાજની જેમ જ બનાવવામાં આવે છે. ગેલ્ટન વ્હિસલમાં આવી ટીપની ભૂમિકા નાના નળાકાર રેઝોનન્ટ પોલાણમાં "હોઠ" દ્વારા ભજવવામાં આવે છે. નીચેથી ગેસ પસાર થયો ઉચ્ચ દબાણહોલો સિલિન્ડર દ્વારા, આ "હોઠ" ને હિટ કરે છે; ઓસિલેશન્સ ઉદ્ભવે છે, જેની આવર્તન (લગભગ 170 kHz) નોઝલ અને હોઠના કદ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. ગેલ્ટનની વ્હિસલની શક્તિ ઓછી છે. તેનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે કૂતરા અને બિલાડીઓને તાલીમ આપતી વખતે આદેશો આપવા માટે થાય છે.

લિક્વિડ અલ્ટ્રાસોનિક વ્હિસલ

મોટાભાગની અલ્ટ્રાસોનિક વ્હિસલ્સને કામ કરવા માટે અનુકૂળ કરી શકાય છે પ્રવાહી માધ્યમ. વિદ્યુત અલ્ટ્રાસાઉન્ડ સ્ત્રોતોની તુલનામાં, લિક્વિડ અલ્ટ્રાસોનિક વ્હિસલ્સ ઓછી-પાવર હોય છે, પરંતુ કેટલીકવાર, ઉદાહરણ તરીકે, અલ્ટ્રાસોનિક હોમોજનાઇઝેશન માટે, તેમનો નોંધપાત્ર ફાયદો છે. અલ્ટ્રાસોનિક તરંગો પ્રવાહી માધ્યમમાં સીધા જ ઉદ્ભવતા હોવાથી, એક માધ્યમથી બીજા માધ્યમમાં પસાર થતી વખતે અલ્ટ્રાસોનિક તરંગોમાંથી ઊર્જાની કોઈ ખોટ થતી નથી. કદાચ સૌથી સફળ ડિઝાઇન 20મી સદીના 50 ના દાયકાની શરૂઆતમાં અંગ્રેજી વૈજ્ઞાનિકો કોટેલ અને ગુડમેન દ્વારા બનાવવામાં આવેલી લિક્વિડ અલ્ટ્રાસોનિક વ્હિસલ છે. તેમાં, ઉચ્ચ દબાણયુક્ત પ્રવાહીનો પ્રવાહ લંબગોળ નોઝલમાંથી બહાર નીકળે છે અને સ્ટીલ પ્લેટ પર નિર્દેશિત થાય છે.

આ ડિઝાઇનના વિવિધ ફેરફારો મેળવવા માટે ખૂબ વ્યાપક બની ગયા છે સજાતીય વાતાવરણ. તેમની ડિઝાઇનની સરળતા અને સ્થિરતાને કારણે (માત્ર ઓસીલેટીંગ પ્લેટનો નાશ થાય છે), આવી સિસ્ટમો ટકાઉ અને સસ્તી હોય છે.

સાયરન

સાયરન - યાંત્રિક સ્ત્રોત સ્થિતિસ્થાપક સ્પંદનોઅને અલ્ટ્રાસાઉન્ડ સહિત. તેમની ફ્રીક્વન્સી રેન્જ 100 kHz સુધી પહોંચી શકે છે, પરંતુ સાયરન્સ 600 kHz સુધીની ફ્રીક્વન્સીઝ પર કામ કરવા માટે જાણીતા છે. સાયરનની શક્તિ દસ કિલોવોટ સુધી પહોંચે છે.

એર ડાયનેમિક સાયરન્સનો ઉપયોગ સિગ્નલિંગ અને તકનીકી હેતુઓ માટે થાય છે (ફાઇન એરોસોલ્સનું કોગ્યુલેશન (ધુમ્મસનું નિરાકરણ), ફીણનો વિનાશ, માસ અને હીટ ટ્રાન્સફર પ્રક્રિયાઓને વેગ આપવો વગેરે).

બધા રોટરી સાયરન્સમાં ડિસ્ક (સ્ટેટર) દ્વારા ટોચ પર બંધ ચેમ્બર હોય છે જેમાં મોટી સંખ્યામાંછિદ્રો ચેમ્બરની અંદર ફરતી ડિસ્ક પર સમાન સંખ્યામાં છિદ્રો છે - રોટર. જેમ જેમ રોટર ફરે છે, તેમાંના છિદ્રોની સ્થિતિ સમયાંતરે સ્ટેટર પરના છિદ્રોની સ્થિતિ સાથે એકરુપ થાય છે. સંકુચિત હવા સતત ચેમ્બરમાં પૂરી પાડવામાં આવે છે, જે દરમિયાન તેમાંથી છટકી જાય છે ટૂંકી ક્ષણોજ્યારે રોટર અને સ્ટેટર પરના છિદ્રો એકરૂપ થાય છે.

સાયરન્સમાં અવાજની આવર્તન છિદ્રોની સંખ્યા અને તેમના પર આધારિત છે ભૌમિતિક આકાર, અને રોટર પરિભ્રમણ ઝડપ.

પ્રકૃતિમાં અલ્ટ્રાસાઉન્ડ

અલ્ટ્રાસાઉન્ડ એપ્લિકેશન્સ

દવામાં અલ્ટ્રાસાઉન્ડની ડાયગ્નોસ્ટિક એપ્લિકેશન્સ (અલ્ટ્રાસાઉન્ડ)

માનવ નરમ પેશીઓમાં અલ્ટ્રાસાઉન્ડના સારા પ્રસારને કારણે, એક્સ-રેની તુલનામાં તેની સાપેક્ષ હાનિકારકતા અને મેગ્નેટિક રેઝોનન્સ ઇમેજિંગની તુલનામાં ઉપયોગમાં સરળતાને લીધે, અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો વ્યાપકપણે ઇમેજિંગ માટે ઉપયોગ થાય છે. આંતરિક અવયવોમાનવ, ખાસ કરીને પેટની અને પેલ્વિક પોલાણમાં.

દવામાં અલ્ટ્રાસાઉન્ડની ઉપચારાત્મક એપ્લિકેશનો

ડાયગ્નોસ્ટિક હેતુઓ માટે તેના વ્યાપક ઉપયોગ ઉપરાંત (જુઓ અલ્ટ્રાસાઉન્ડ), અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો ઉપયોગ દવામાં (પુનર્જીવિત દવા સહિત) સારવારના સાધન તરીકે થાય છે.

અલ્ટ્રાસાઉન્ડની નીચેની અસરો છે:

• બળતરા વિરોધી, શોષી શકાય તેવી અસરો;
• analgesic, espasmolytic અસરો;
• પોલાણ ત્વચાની અભેદ્યતામાં વધારો. [ ]

જીવવિજ્ઞાનમાં અલ્ટ્રાસાઉન્ડની અરજી

કોષ પટલને ફાડવા માટે અલ્ટ્રાસાઉન્ડની ક્ષમતામાં એપ્લિકેશન મળી છે જૈવિક સંશોધનઉદાહરણ તરીકે, જો જરૂરી હોય તો, કોષને ઉત્સેચકોથી અલગ કરો. અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો ઉપયોગ અંતઃકોશિક માળખાં જેમ કે મિટોકોન્ડ્રિયા અને ક્લોરોપ્લાસ્ટને તેમની રચના અને કાર્ય વચ્ચેના સંબંધનો અભ્યાસ કરવા માટે પણ કરવામાં આવે છે. બાયોલોજીમાં અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો બીજો ઉપયોગ પરિવર્તનને પ્રેરિત કરવાની તેની ક્ષમતા સાથે સંબંધિત છે. ઓક્સફર્ડમાં હાથ ધરાયેલા સંશોધન દર્શાવે છે કે ઓછી-તીવ્રતાના અલ્ટ્રાસાઉન્ડ પણ ડીએનએ પરમાણુને નુકસાન પહોંચાડી શકે છે. [ ] કૃત્રિમ, મ્યુટેશનની લક્ષિત રચના છોડના સંવર્ધનમાં મહત્વની ભૂમિકા ભજવે છે. અન્ય મ્યુટાજેન્સ પર અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો મુખ્ય ફાયદો ( એક્સ-રે, અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણો) એ છે કે તેની સાથે કામ કરવું અત્યંત સરળ છે.

સફાઈ માટે અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો ઉપયોગ

યાંત્રિક સફાઈ માટે અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો ઉપયોગ તેના પ્રભાવ હેઠળ પ્રવાહીમાં વિવિધ બિનરેખીય અસરોની ઘટના પર આધારિત છે. આમાં પોલાણ, એકોસ્ટિક પ્રવાહ અને ધ્વનિ દબાણનો સમાવેશ થાય છે. પોલાણ મુખ્ય ભૂમિકા ભજવે છે. તેના પરપોટા, દૂષકોની નજીક ઉદ્ભવતા અને તૂટી પડતા, તેનો નાશ કરે છે. આ અસર તરીકે ઓળખાય છે પોલાણ ધોવાણ. આ હેતુઓ માટે ઉપયોગમાં લેવાતા અલ્ટ્રાસાઉન્ડમાં ઓછી આવર્તન અને ઉચ્ચ શક્તિ હોય છે.

પ્રયોગશાળામાં અને ઉત્પાદન શરતોનાના ભાગો અને વાનગીઓ ધોવા માટે, દ્રાવક (પાણી, આલ્કોહોલ, વગેરે) થી ભરેલા અલ્ટ્રાસોનિક બાથનો ઉપયોગ થાય છે. કેટલીકવાર, તેમની સહાયથી, મૂળ શાકભાજી (બટાકા, ગાજર, બીટ, વગેરે) પણ માટીના કણોમાંથી ધોવાઇ જાય છે.

પ્રવાહ માપનમાં અલ્ટ્રાસાઉન્ડની અરજી

પાણી અને શીતકના પ્રવાહ અને મીટરિંગને નિયંત્રિત કરવા માટે 1960 ના દાયકાથી ઉદ્યોગમાં અલ્ટ્રાસોનિક ફ્લો મીટરનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.

ખામી શોધમાં અલ્ટ્રાસાઉન્ડની અરજી

અલ્ટ્રાસાઉન્ડ કેટલીક સામગ્રીઓમાં સારી રીતે પ્રચાર કરે છે, જે આ સામગ્રીઓમાંથી બનાવેલા ઉત્પાદનોની અલ્ટ્રાસોનિક ખામી શોધવા માટે તેનો ઉપયોગ કરવાનું શક્ય બનાવે છે. IN તાજેતરમાંઅલ્ટ્રાસોનિક માઈક્રોસ્કોપીની દિશા વિકસાવવામાં આવી રહી છે, જેનાથી સારા રિઝોલ્યુશન સાથે સામગ્રીના સબસર્ફેસ સ્તરનું પરીક્ષણ કરવું શક્ય બને છે.

અલ્ટ્રાસોનિક વેલ્ડીંગ

અલ્ટ્રાસોનિક વેલ્ડીંગ એ પ્રેશર વેલ્ડીંગ છે જે અલ્ટ્રાસોનિક સ્પંદનોના પ્રભાવ હેઠળ કરવામાં આવે છે. આ પ્રકારની વેલ્ડીંગનો ઉપયોગ એવા ભાગોને જોડવા માટે થાય છે કે જેનું હીટિંગ મુશ્કેલ છે, જ્યારે સંકલિત સર્કિટના ઉત્પાદનમાં વિભિન્ન ધાતુઓ, મજબૂત ઓક્સાઇડ ફિલ્મો (એલ્યુમિનિયમ, સ્ટેનલેસ સ્ટીલ, પરમાલોયથી બનેલા ચુંબકીય કોરો, વગેરે) સાથેની ધાતુઓને જોડવામાં આવે છે.

ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગમાં અલ્ટ્રાસાઉન્ડની અરજી

અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો ઉપયોગ ગેલ્વેનિક પ્રક્રિયાઓને તીવ્ર બનાવવા અને ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પદ્ધતિઓ દ્વારા ઉત્પાદિત કોટિંગ્સની ગુણવત્તા સુધારવા માટે થાય છે.