Kur naudojamas ultragarsas? Ultragarsas

Įvadas………………………………………………………………………………3

Ultragarsas………………………………………………………………………………….4

Ultragarsas kaip elastinės bangos………………………………………..4

Ultragarso ypatumai………………………………..5

Ultragarso šaltiniai ir imtuvai………………………………………..7

Mechaniniai emiteriai………………………………………………………7

Elektroakustiniai keitikliai……………………………….9

Ultragarsiniai imtuvai…………………………………………………………………..11

Ultragarso taikymas………………………………………………………………11

Ultragarsinis valymas……………………………………………………………11

Itin kietų ir trapių medžiagų mechaninis apdorojimas

medžiagos…………………………………………………………13

Ultragarsinis suvirinimas…………………………………………….14

Ultragarsinis litavimas ir skardinimas………………………………………14

Gamybos procesų spartinimas………………..…………15

Ultragarsinis defektų aptikimas……………………………………………………………………

Ultragarsas radijo elektronikoje………………………………………………17

Ultragarsas medicinoje……………………………………………..18

Literatūra………………………………………………………………………………….19

Dvidešimt pirmas amžius yra atomo, kosmoso tyrinėjimų, radijo elektronikos ir ultragarso amžius. Ultragarso mokslas yra palyginti jaunas. Pirma laboratoriniai darbai ultragarso tyrimus atliko didysis rusų fizikas P. N. Lebedevas m pabaigos XIX, o tada daugelis žinomų mokslininkų studijavo ultragarsą.

Ultragarsas yra bangų sklidimas svyruojantis judesys aplinkos dalelių. Ultragarsas turi tam tikrų savybių, palyginti su garsais, esančiais girdimo diapazone. Ultragarso diapazone gana lengva gauti nukreiptą spinduliuotę; puikiai tinka fokusuoti, todėl padidėja ultragarso virpesių intensyvumas. Ultragarsas, sklindantis dujose, skysčiuose ir kietose medžiagose, sukelia įdomių reiškinių, kurių daugelis buvo rasta praktinis pritaikymas V įvairiose srityse mokslas ir technologija.

IN pastaraisiais metais Ultragarsas pradeda vaidinti vis svarbesnį vaidmenį moksliniuose tyrimuose. Ultragarso kavitacijos ir akustinių srautų srityje buvo sėkmingai atlikti teoriniai ir eksperimentiniai tyrimai, kurie leido sukurti naujus technologinius procesus, vykstančius veikiant ultragarsui. skystoji fazė. Šiuo metu formuojasi nauja chemijos kryptis – ultragarsinė chemija, kuri leidžia pagreitinti daugelį cheminių ir technologinių procesų. Moksliniai tyrimai prisidėjo prie naujos akustikos šakos – molekulinės akustikos, kuri tyrinėja molekulinė sąveika garso bangos su medžiaga. Atsirado naujos ultragarso taikymo sritys: introskopija, holografija, kvantinė akustika, ultragarso fazių matavimas, akustoelektronika.

Kartu su teoriniais ir eksperimentiniai tyrimai Daug nuveikta ultragarso srityje praktinis darbas. Universalios ir specialios ultragarsinės mašinos, įrenginiai, veikiantys esant padidintam statiniam slėgiui, ultragarsiniai mechanizuoti dalių valymo įrenginiai, padidinto dažnio generatoriai ir nauja sistema aušinimas, keitikliai su uniforma paskirstytas laukas. Sukurti ir į gamybą pradėti naudoti automatiniai ultragarsiniai agregatai, kurie yra įtraukti į gamybos linijas, leidžiančius žymiai padidinti darbo našumą.

Ultragarsas

Ultragarsas (US) – tai elastinės vibracijos ir bangos, kurių dažnis viršija 15–20 kHz. Apatinė ultragarso dažnio srities riba, skirianti ją nuo girdimo garso srities, yra nulemta subjektyvių žmogaus klausos savybių ir yra sąlyginė, nes viršutinė klausos suvokimo riba kiekvienam žmogui yra skirtinga. Viršutinė ultragarso dažnių riba nustatoma pagal fizinė prigimtis elastinės bangos, kurios gali sklisti tik materialinė aplinka, t.y. su sąlyga, kad bangos ilgis yra žymiai didesnis už vidutinį laisvą molekulių kelią dujose arba tarpatominius atstumus skysčiuose ir kietose medžiagose. Dujose esant normaliam slėgiui viršutinė ultragarso dažnių riba yra » 10 9 Hz, skysčiuose ir kietose medžiagose ribinis dažnis siekia 10 12 -10 13 Hz. Priklausomai nuo bangos ilgio ir dažnio, ultragarsas skiriasi specifinės savybės spinduliuotė, priėmimas, sklidimas ir pritaikymas, todėl ultragarso dažnių sritis yra padalinta į tris sritis:

· žemi ultragarso dažniai (1,5×10 4 – 10 5 Hz);

· vidutinis (10 5 – 10 7 Hz);

· aukštas (10 7 – 10 9 Hz).

Elastinės bangos, kurių dažnis yra 10 9 – 10 13 Hz, paprastai vadinamos hipergarsu.

Ultragarsas kaip elastinės bangos.

Ultragarso bangos (negirdimas garsas) savo prigimtimi niekuo nesiskiria nuo elastinių bangų girdimo diapazone. Pasiskirsto tik dujose ir skysčiuose išilginis bangose ​​ir kietose medžiagose - išilginis ir šlyties s.

Ultragarso sklidimas atitinka pagrindinius dėsnius, būdingus bet kokio dažnio diapazono akustinėms bangoms. Pagrindiniai dauginimosi dėsniai apima garso atspindžio ir garso lūžio įvairių terpių ribose, garso difrakcijos ir garso sklaidos dėsniai jei aplinkoje yra kliūčių ir nehomogeniškumo bei ribų nelygumai, bangolaidžio sklidimo dėsniai ribotose aplinkos srityse. Esminį vaidmenį atlieka ryšys tarp garso bangos ilgio l ir geometrinio dydžio D – garso šaltinio ar kliūties bangos kelyje dydis, terpės nehomogeniškumo dydis. Kai D>>l, garso sklidimas šalia kliūčių vyksta daugiausia pagal geometrinės akustikos dėsnius (gali būti naudojami atspindžio ir lūžio dėsniai). Nukrypimo nuo sklidimo geometrinio modelio laipsnį ir poreikį atsižvelgti į difrakcijos reiškinius lemia parametras, kur r yra atstumas nuo stebėjimo taško iki objekto, sukeliančio difrakciją.

Ultragarso bangų sklidimo greitį neribotoje terpėje lemia terpės elastingumo charakteristikos ir tankis. Apribotoje aplinkoje bangos sklidimo greičiui įtakos turi ribų buvimas ir pobūdis, o tai lemia greičio priklausomybę nuo dažnio (garso greičio dispersija). Ultragarso bangos, sklindančios tam tikra kryptimi, amplitudės ir intensyvumo sumažėjimą, ty garso slopinimą, kaip ir bet kokio dažnio bangoms, sukelia bangos fronto divergencija nuo atstumo nuo šaltinio, sklaida ir garso sugertis. Visais girdimų ir negirdimų diapazonų dažniais įvyksta vadinamoji „klasikinė“ absorbcija, kurią sukelia terpės šlyties klampumas (vidinė trintis). Be to, yra papildoma (atsipalaidavimo) absorbcija, kuri dažnai gerokai viršija „klasikinę“ absorbciją.

Esant dideliam garso bangų intensyvumui, atsiranda netiesiniai efektai:

· pažeidžiamas superpozicijos principas ir atsiranda bangų sąveika, dėl kurios atsiranda tonų;

· kinta bangos forma, jos spektras prisodrintas aukštesnėmis harmonikomis ir atitinkamai didėja sugertis;

pasiekus tam tikrą slenkstinė vertė Jei ultragarso intensyvumas didėja, skystyje atsiranda kavitacija (žr. toliau).

Linijinės akustikos dėsnių pritaikomumo ir galimybės nepaisyti netiesinių efektų kriterijus yra: M<< 1, где М = v/c, v – колебательная скорость частиц в волне, с – скорость распространения волны.

Parametras M vadinamas „Macho skaičiumi“.

Specifinės ultragarso savybės

Nors fizinė ultragarso prigimtis ir pagrindiniai jo sklidimą lemiantys dėsniai yra tokie patys kaip ir bet kokio dažnio diapazono garso bangoms, jis turi nemažai specifinių savybių. Šios savybės atsiranda dėl santykinai aukštų ultragarso dažnių.

Bangos ilgio mažumas lemia radialinis charakteris ultragarso bangų sklidimas. Netoli emiterio bangos sklinda spindulių pavidalu, kurių skersinis dydis išlieka artimas emiterio dydžiui. Atsitrenkiant į dideles kliūtis toks spindulys (ultragarso spindulys) patiria atspindį ir lūžimą. Spinduliui atsitrenkus į mažas kliūtis, atsiranda išsklaidyta banga, leidžianti aptikti nedidelius terpės nehomogeniškumus (mm dešimtųjų ir šimtųjų dalių). Ultragarso atspindys ir sklaida ant terpės nehomogeniškumo leidžia susidaryti optiškai nepermatomoje terpėje garsiniai vaizdai objektai naudojant garso fokusavimo sistemas, panašiai kaip daroma naudojant šviesos spindulius.

Ultragarsinis fokusavimas leidžia ne tik gauti garso vaizdus (garsinio matymo ir akustinės holografinės sistemos), bet ir susikoncentruoti garso energija. Naudojant ultragarso fokusavimo sistemas galima suformuoti nurodytą kryptingumo charakteristikos skleidėjus ir juos valdyti.

Periodiškas šviesos bangų lūžio rodiklio pokytis, susijęs su ultragarso bangos tankio pasikeitimu, sukelia šviesos difrakcija ultragarsu, stebimas ultragarso dažniais megahercų-gigahercų diapazone. Šiuo atveju ultragarso banga gali būti laikoma difrakcine gardele.

Svarbiausias netiesinis poveikis ultragarso lauke yra kavitacija– pulsuojančių burbuliukų masės, užpildytos garais, dujomis ar jų mišiniu, atsiradimas skystyje. Sudėtingas burbulų judėjimas, jų žlugimas, susiliejimas vienas su kitu ir kt. generuoja suspaudimo impulsus (mikrošoko bangas) ir mikrosroves skystyje, sukeldami vietinį terpės įkaitinimą ir jonizaciją. Šis poveikis turi įtakos medžiagai: skystyje sunaikinamos kietosios medžiagos ( kavitacijos erozija), vyksta skysčių maišymasis, įvairios fizinės ir cheminiai procesai. Keičiant kavitacijos sąlygas, galima sustiprinti arba susilpninti įvairius kavitacijos efektus, pavyzdžiui, didėjant ultragarso dažniui, didėja mikrosrautų vaidmuo ir mažėja kavitacijos erozija, didėjant slėgiui skystyje, didėja mikrosmūgių įtakų vaidmuo. Padidėjus dažniui, padidėja slenkstinė intensyvumo vertė, atitinkanti kavitacijos pradžią, kuri priklauso nuo skysčio tipo, jo dujų kiekio, temperatūros ir kt. Vandeniui, esant atmosferos slėgiui, jis paprastai yra 0,3-1,0 W/cm 2 . Kavitacija yra sudėtingas reiškinių rinkinys. Ultragarso bangos, sklindančios skystyje, sudaro besikeičiančias aukšto ir žemo slėgio sritis, sukurdamos didelio suspaudimo ir retėjimo zonas. Retesnėje zonoje hidrostatinis slėgis sumažėja tiek, kad skysčio molekules veikiančios jėgos tampa didesnės už tarpmolekulinės sanglaudos jėgas. Staigiai pasikeitus hidrostatinei pusiausvyrai, skystis „sprogsta“, sudarydamas daugybę mažyčių dujų ir garų burbuliukų. Kitą akimirką, kai skystyje atsiranda aukšto slėgio periodas, anksčiau susidarę burbuliukai subyra. Burbulo žlugimo procesą lydi smūginių bangų susidarymas su labai dideliu vietiniu momentiniu slėgiu, siekiančiu kelis šimtus atmosferų.

Ultragarso šaltiniai ir imtuvai.

Gamtoje ultragarsas randamas tiek kaip daugelio natūralių garsų komponentas (vėjo, krioklio, lietaus triukšme, jūros banglentės ridenamų akmenukų triukšme, perkūnijos išmetimą lydinčiame garsuose ir kt.), gyvūnų pasaulio garsai. Kai kurie gyvūnai naudoja ultragarso bangas, kad aptiktų kliūtis ir naršytų erdvėje.

Ultragarso spinduliuotę galima suskirstyti į dvi dalis didelės grupės. Pirmasis apima emiterius-generatorius; svyravimai juose sužadinami dėl to, kad nuolatinio srauto kelyje yra kliūčių - dujų ar skysčio srauto. Antroji emiterių grupė yra elektroakustiniai keitikliai; jie transformuoja jau suteiktas vibracijas elektros įtampa arba srovė į mechaninė vibracija kietas kūnas, kuris išskiria į aplinką akustines bangas.

Mechaniniai emiteriai.

Pirmojo tipo (mechaniniuose) emiteriuose srovės (skysčio ar dujų) kinetinė energija paverčiama akustine energija dėl periodinio purkštuko (sirenos) pertraukimo, kai ji patenka į įvairių tipų kliūtis ( dujų srovės generatoriai, švilpukai).

Ultragarsinė sirena – tai du diskai su daugybe skylių, patalpinti kameroje (1 pav.).

čia N – skylių, vienodai paskirstytų aplink rotoriaus ir statoriaus perimetrą, skaičius; w – rotoriaus kampinis greitis.

Slėgis sirenos kameroje paprastai yra nuo 0,1 iki 5,0 kgf/cm2. Viršutinė sirenų skleidžiamo ultragarso dažnio riba neviršija 40-50 kHz, tačiau žinomos konstrukcijos, kurių viršutinė riba yra 500 kHz. Generatorių naudingumo koeficientas neviršija 60%. Kadangi sirenos skleidžiamo garso šaltinis yra iš skylių tekantys dujų impulsai, dažnių spektras sirenos nustatomos pagal šių impulsų formą. Sinusiniams virpesiams gauti naudojamos sirenos su apvaliomis skylutėmis, kurių atstumai lygūs jų skersmeniui. Stačiakampių skylių, nutolusių viena nuo kitos pagal skylės plotį, impulso forma yra trikampė. Jei naudojami keli rotoriai (sukasi skirtingu greičiu), kurių skylės yra netolygiai ir skirtingos formos, galima gauti triukšmo signalą. Sirenų akustinė galia gali siekti keliasdešimt kW. Jei įdėsite vatą į galingos sirenos spinduliavimo lauką, ji užsidegs, o plieno drožlės įkais iki raudonumo.

Ultragarsinio švilpuko generatoriaus veikimo principas yra beveik toks pat kaip ir įprasto policijos švilpuko, tačiau jo matmenys yra daug didesni. Oro srautas dideliu greičiu lūžta į aštrų vidinės generatoriaus ertmės kraštą, sukeldamas svyravimus, kurių dažnis lygus rezonatoriaus natūraliajam dažniui. Naudojant tokį generatorių galima sukurti iki 100 kHz dažnio virpesius esant santykinai mažai galiai. Didesnei galiai gauti naudojami dujų srovės generatoriai, kuriuose dujų srautas didesnis. Skysčių generatoriai naudojami ultragarsui spinduliuoti į skystį. Skysčių generatoriuose (2 pav.) dvipusis antgalis tarnauja kaip rezonansinė sistema, kurioje sužadinami lenkimo virpesiai.

Skysčio (hidrodinaminio) generatoriaus veikimui reikalingas 5 kg/cm 2 perteklinis skysčio slėgis. tokio generatoriaus virpesių dažnis nustatomas pagal ryšį:

čia v yra skysčio ištekėjimo iš purkštuko greitis; d yra atstumas tarp antgalio ir antgalio.

Hidrodinaminiai emiteriai skystyje tiekia santykinai pigią ultragarso energiją iki 30-40 kHz dažnių, o intensyvumas šalia emiterio yra iki kelių W/cm 2 .

Mechaniniai skleidėjai naudojami žemo dažnio ultragarso diapazone ir garso bangų diapazone. Jie yra gana paprastos konstrukcijos ir veikimo, jų gamyba nėra brangi, tačiau jie negali sukurti monochromatinės spinduliuotės, juo labiau skleidžia griežtai nurodytos formos signalus. Tokie emiteriai pasižymi dažnio ir amplitudės nepastovumu, tačiau, skleisdami dujinėse terpėse, pasižymi gana dideliu efektyvumu ir spinduliavimo galia: jų naudingumo koeficientas svyruoja nuo kelių% iki 50%, galia nuo kelių vatų iki dešimčių kW.

Elektroakustiniai keitikliai.

Antrojo tipo emiteriai yra pagrįsti įvairiais fiziniais elektromechaninės transformacijos efektais. Paprastai jie yra linijiniai, tai yra, jie atkuria jaudinantį elektrinį signalą. Žemo dažnio ultragarso diapazone jie naudojami elektrodinaminis skleidėjai ir skleidėjai magnetostrikcinis keitikliai ir pjezoelektrinis keitikliai. Plačiausiai naudojami magnetostrikciniai ir pjezoelektriniai emiteriai.

1847 metais Džaulis pastebėjo, kad feromagnetinės medžiagos, patekusios į magnetinį lauką, keičia savo dydį. Šis reiškinys buvo vadinamas magnetostrikcinis efektas. Jei kintamoji srovė praeina per apviją, esančią ant feromagnetinio strypo, tada, veikiant besikeičiančiam magnetiniam laukui, strypas deformuosis. Nikelio šerdys, skirtingai nei geležinės šerdys, magnetiniame lauke sutrumpėja. Kai kintamoji srovė teka per emiterio apviją, jo strypas deformuojasi viena kryptimi bet kuria magnetinio lauko kryptimi. Todėl mechaninių virpesių dažnis bus du kartus didesnis už kintamosios srovės dažnį.

Siekiant užtikrinti, kad emiterio virpesių dažnis atitiktų žadinančios srovės dažnį, į emiterio apviją tiekiama pastovi poliarizacijos įtampa. Poliarizuotame emiteryje padidėja kintamos magnetinės indukcijos amplitudė, todėl padidėja šerdies deformacija ir padidėja galia.

Magnetostrikcinis efektas naudojamas gaminant ultragarsinius magnetostrikcinius keitiklius (3 pav.).

Dažniausiai naudojami nikelio keitikliai (didelis atsparumas korozijai, maža kaina). Magnetostrikcinės šerdys taip pat gali būti pagamintos iš feritų. Feritų varža yra didelė, todėl sūkurinių srovių nuostoliai yra nereikšmingi. Tačiau feritas yra trapi medžiaga, todėl esant didelei galiai jie gali būti perkrauti. Magnetostrikcinių keitiklių efektyvumas sklindant į skysčius ir kietas medžiagas yra 50–90%. Spinduliavimo intensyvumas siekia kelias dešimtis W/cm 2 .

1880 metais broliai Jacques'as ir Pierre'as Curie atrado pjezoelektrinis efektas - jei deformuosite kvarco plokštę, tada ant jos paviršių atsiranda priešingo ženklo elektros krūviai. Pastebimas ir priešingas reiškinys – kvarcinės plokštės elektrodams pritaikius elektros krūvį, jo matmenys mažės arba padidės priklausomai nuo tiekiamo krūvio poliškumo. Pasikeitus tiekiamos įtampos požymiams, kvarcinė plokštė arba susispaus, arba išsiplės, tai yra, laikui bėgant svyruos keičiantis tiekiamos įtampos požymiams. Plokštės storio pokytis yra proporcingas taikomai įtampai.

Pjezoelektrinio efekto principas naudojamas gaminant ultragarsinius virpesius, kurie elektrinius virpesius paverčia mechaniniais. Kvarcas, bario titanatas ir amonio fosfatas naudojami kaip pjezoelektrinės medžiagos.

Pjezoelektrinių keitiklių efektyvumas siekia 90%, spinduliavimo intensyvumas – keliasdešimt W/cm 2. Norint padidinti vibracijų intensyvumą ir amplitudę, naudojamas ultragarsas stebulės. Vidutinių ultragarso dažnių diapazone koncentratorius yra fokusavimo sistema, dažniausiai įgaubtos formos pjezoelektrinio keitiklio forma, skleidžianti susiliejančią bangą. Tokių koncentratorių židinyje pasiekiamas 10 5 -10 6 W/cm 2 intensyvumas.

Ultragarsiniai imtuvai.

Pjezoelektrinio tipo elektroakustiniai keitikliai dažniausiai naudojami kaip žemo ir vidutinio dažnio ultragarso imtuvai. Tokie imtuvai leidžia atkurti akustinio signalo formą, tai yra garso slėgio priklausomybę nuo laiko. Priklausomai nuo taikymo sąlygų, imtuvai gaminami arba rezonansiniai, arba plačiajuosčiai. Norint gauti vidutines garso lauko charakteristikas, naudojami šilumos garso imtuvai termoporų arba termistorių pavidalu, padengti garsą sugeriančia medžiaga. Intensyvumą ir garso slėgį taip pat galima įvertinti optiniais metodais, pavyzdžiui, šviesos difrakcija ultragarsu.

Ultragarso taikymas.

Įvairias ultragarso taikymo sritis, kuriose naudojamos įvairios jo savybės, galima suskirstyti į tris sritis. Pirmasis yra susijęs su informacijos gavimu ultragarso bangomis, antrasis - su aktyviu poveikiu medžiagai, o trečiasis - su signalų apdorojimu ir perdavimu. Kiekvienam konkrečiam pritaikymui naudojamas tam tikro dažnių diapazono ultragarsas (1 lentelė). Pakalbėkime tik apie kai kurias iš daugelio sričių, kuriose KM rado pritaikymą.

Ultragarsinis valymas.

Ultragarsinio valymo kokybė nepalyginama su kitais metodais. Pavyzdžiui, skalaujant detales jų paviršiuje lieka iki 80 % teršalų, valant vibraciniu būdu – apie 55 %, valant rankiniu būdu – apie 20 %, o valant ultragarsu – ne daugiau kaip 0,5 %. Be to, sudėtingų formų ir sunkiai pasiekiamų vietų dalis galima gerai išvalyti tik ultragarsu. Ypatingas ultragarsinio valymo privalumas yra didelis našumas su mažu fiziniu darbu, galimybė degius ar brangius organinius tirpiklius pakeisti saugiais ir pigiais vandeniniais šarmų, skysto freono ir kt.

Ultragarsinis valymas yra sudėtingas procesas, kuriame vietinė kavitacija derinama su dideliu valymo skysčio pagreičiu, dėl kurio sunaikinami teršalai. Jei įdėta užteršta dalis

1 lentelė

skysčio ir apšvitinti jį ultragarsu, tada, veikiant kavitacijos burbuliukų smūgio bangai, detalės paviršius nuvalomas nuo nešvarumų.

Rimta problema – kova su oro tarša dulkėmis, dūmais, suodžiais, metalų oksidais ir kt. Ultragarsinis dujų ir oro valymo metodas gali būti naudojamas esamose dujų išleidimo angose, nepriklausomai nuo aplinkos temperatūros ir drėgmės. Jei ultragarso spinduliuotę įdėsite į dulkių ir nuosėdų kamerą, jo efektyvumas padidės šimtus kartų. Kokia ultragarsinio oro valymo esmė? Atsitiktinai ore judančios dulkių dalelės, veikiamos ultragarso virpesių, dažniau ir stipriau atsitrenkia viena į kitą. Tuo pačiu metu jie susilieja ir padidėja jų dydis. Dalelių didėjimo procesas vadinamas koaguliacija. Padidintos ir pasvertos dalelės fiksuojamos specialiais filtrais.

Superkieto mechaninis apdorojimas

ir trapios medžiagos.

Jei tarp ultragarsinio įrankio darbinio paviršiaus ir ruošinio yra įterpiama abrazyvinė medžiaga, veikiant emiteriui, abrazyvinės dalelės atsitrenks į ruošinio paviršių. Medžiaga sunaikinama ir pašalinama apdorojimo metu, veikiant daugybei nukreiptų mikrosmūgių (4 pav.).

Ultragarsinio apdorojimo kinematika susideda iš pagrindinio judesio – pjovimo, t.y. išilginės įrankio vibracijos, o pagalbinis judesys – padavimo judėjimas. Išilginės vibracijos yra abrazyvinių grūdelių energijos šaltinis, dėl kurio sunaikinama apdorojama medžiaga. Pagalbinis judesys – padavimo judesys – gali būti išilginis, skersinis ir apskritas. Ultragarsinis apdirbimas užtikrina didesnį tikslumą – nuo ​​50 iki 1 mikrono, priklausomai nuo abrazyvo grūdelių dydžio. Naudodami įvairių formų įrankius galite padaryti ne tik skylutes, bet ir sudėtingus pjūvius. Be to, galite pjauti lenktus kirvius, gaminti štampus, šlifuoti, graviruoti ir net gręžti deimantą. Kaip abrazyvai naudojamos medžiagos yra deimantas, korundas, titnagas, kvarcinis smėlis.

Ultragarsinis suvirinimas.

Nė vienas iš esamų metodų netinka suvirinti skirtingus metalus arba kai prie storų dalių reikia suvirinti plonas plokštes. Šiuo atveju nepakeičiamas suvirinimas ultragarsu. Kartais jis vadinamas šaltu, nes dalys yra sujungtos šaltoje būsenoje. Galutinės idėjos apie jungčių susidarymo mechanizmą ultragarsinio suvirinimo metu nėra. Suvirinimo proceso metu, įvedus ultragarsinius virpesius, tarp suvirinamų plokščių susidaro itin plastiško metalo sluoksnis, o plokštės labai lengvai sukasi aplink vertikalią ašį bet kokiu kampu. Tačiau kai tik ultragarsinis spinduliavimas sustabdomas, plokštelės iškart „užfiksuojamos“.

Ultragarsinis suvirinimas vyksta žymiai žemesnėje nei lydymosi temperatūra, todėl dalys sujungiamos kietoje būsenoje. Naudodami ultragarsą galite suvirinti daugybę metalų ir lydinių (vario, molibdeno, tantalo, titano, daugelio plienų). Geriausi rezultatai gaunami suvirinant plonus skirtingų metalų lakštus ir suvirinant plonus lakštus prie storų dalių. Ultragarsinio suvirinimo metu metalo savybės suvirinimo zonoje keičiasi minimaliai. Paviršiaus paruošimo kokybės reikalavimai yra žymiai žemesni nei naudojant kitus suvirinimo būdus. Nemetalinės medžiagos (plastikai, polimerai) taip pat puikiai tinka ultragarsiniam suvirinimui.

Ultragarsinis litavimas ir skardinimas.

Pramonėje aliuminio, nerūdijančio plieno ir kitų medžiagų litavimas ir skardinimas ultragarsu tampa vis svarbesnis. Aliuminio litavimo sunkumas yra tas, kad jo paviršius visada yra padengtas ugniai atsparia aliuminio oksido plėvele, kuri susidaro beveik akimirksniu, kai metalas liečiasi su atmosferos deguonimi. Ši plėvelė neleidžia išlydytam lydmetaliui liestis su aliuminio paviršiumi.

Šiuo metu vienas iš efektyvių aliuminio litavimo būdų yra ultragarsinis litavimas, atliekamas be srauto. Ultragarso dažnio mechaninių virpesių įvedimas į išlydytą lydmetalį litavimo proceso metu skatina mechaninį oksido plėvelės ardymą ir palengvina paviršiaus drėkinimą lydmetaliu.

Ultragarsinio aliuminio litavimo principas yra toks. Tarp lituoklio ir detalės susidaro skysto lydmetalio sluoksnis. Ultragarso virpesių įtakoje lydmetalyje atsiranda kavitacija, sunaikinanti oksido plėvelę. Prieš litavimą detalės įkaitinamos iki temperatūros, aukštesnės už lydmetalio lydymosi temperatūrą. Didelis metodo privalumas yra tai, kad jį galima sėkmingai naudoti keramikos ir stiklo litavimui.

Gamybos procesų pagreitinimas

naudojant ultragarsą.

¾ Ultragarso naudojimas gali žymiai pagreitinti įvairių skysčių maišymą ir gauti stabilias emulsijas (net tokias kaip vanduo ir gyvsidabris).

¾ Veikiant skysčiams didelio intensyvumo ultragarso virpesius, galima gauti smulkiai išsklaidytus didelio tankio aerozolius.

¾ Palyginti neseniai ultragarsas buvo pradėtas naudoti elektros apvijų gaminių impregnavimui. Ultragarso naudojimas leidžia sutrumpinti impregnavimo laiką 3-5 kartus ir pakeisti 2-3 kartus impregnavimą vienkartiniu.

¾ Ultragarso įtakoje metalų ir lydinių galvaninio nusodinimo procesas žymiai pagreitėja.

¾ Jei į išlydytą metalą patenka ultragarso vibracijos, grūdeliai pastebimai išgryninami ir sumažėja poringumas.

¾ Ultragarsas naudojamas apdorojant metalus ir lydinius kietoje būsenoje, dėl ko „atsipalaiduoja“ struktūra ir dirbtinis senėjimas.

¾ Ultragarsas spaudžiant metalo miltelius užtikrina didesnio tankio ir matmenų stabilumo presuotų gaminių gamybą.

Ultragarsinis defektų nustatymas.

Ultragarsinis defektų nustatymas yra vienas iš neardomųjų bandymų metodų. Ultragarso sklidimo vienalytėje terpėje kryptingai ir be reikšmingo slopinimo bei dviejų terpių (pavyzdžiui, metalo – oro) sąsajos savybė beveik visiškai atsispindėti, leido ultragarso virpesiais nustatyti defektus (kriaukles, įtrūkimus). , delaminacijos ir pan.) metalinėse dalyse jų nesuardant.

Naudodami ultragarsu galite patikrinti dideles dalis, nes ultragarso įsiskverbimo į metalą gylis siekia 8-10 m. Be to, ultragarsu galima aptikti labai mažus defektus (iki 10-6 mm).

Ultragarsiniai defektų detektoriai leidžia aptikti ne tik susidariusius defektus, bet ir nustatyti padidėjusio metalo nuovargio momentą.

Yra keletas ultragarsinių defektų nustatymo metodų, iš kurių pagrindiniai yra šešėlis, pulsas, rezonansas, struktūrinė analizė ir ultragarsinė vizualizacija.

Šešėlių metodas pagrįstas praeinančių ultragarso bangų slopinimu, kai detalės viduje yra defektų, kurie sukuria ultragarsinį šešėlį. Šis metodas naudoja du keitiklius. Vienas iš jų skleidžia ultragarso virpesius, kitas juos priima (5 pav.). Šešėlių metodas yra nejautrus, jei jo sukeliamas signalo pokytis yra ne mažesnis kaip 15-20%. Reikšmingas šešėlinio metodo trūkumas yra tai, kad jis neleidžia nustatyti, kokiame gylyje yra defektas.

Impulsinis ultragarsinis defektų nustatymo metodas yra pagrįstas atspindžio reiškiniu ultragarso bangos. Impulsinio defekto detektoriaus veikimo principas parodytas fig. 6. Aukšto dažnio generatorius gamina trumpalaikius impulsus. Emiterio siunčiamas impulsas, atsispindėjęs, grįžta atgal į keitiklį, kuris šiuo metu gauna. Iš keitiklio signalas patenka į stiprintuvą, o tada į katodinių spindulių vamzdžio nukreipimo plokštes. Norint gauti zondavimo ir atspindėtų impulsų vaizdus vamzdžio ekrane, yra nuskaitymo generatorius. Aukšto dažnio generatoriaus darbą valdo sinchronizatorius, kuris tam tikru dažniu generuoja aukšto dažnio impulsus. Impulsų siuntimo dažnis gali būti keičiamas taip, kad atspindėtas impulsas pasiektų keitiklį prieš siunčiant kitą impulsą.

Impulsinis metodas leidžia ištirti gaminius su vienpuse prieiga prie jų. Metodas padidino jautrumą, bus pastebėtas net 1% ultragarso energijos atspindys. Impulsinio metodo pranašumas yra tas, kad jis leidžia nustatyti, kokiame gylyje yra defektas.

Ultragarsas radijo elektronikoje.

Radijo elektronikoje dažnai reikia atidėti vieną elektrinį signalą, palyginti su kitu. Mokslininkai rado sėkmingą sprendimą pasiūlydami ultragarso vėlinimo linijas (MTL). Jų veikimas pagrįstas elektrinių impulsų pavertimu ultragarsinių mechaninių virpesių impulsais, kurių sklidimo greitis yra daug mažesnis už elektromagnetinių virpesių sklidimo greitį. Po atvirkštinio mechaninių virpesių pavertimo elektrinėmis įtampos impulsas linijos išvestyje bus atidėtas, palyginti su įvesties impulsu.

Norėdami konvertuoti elektros vibracijos Magnetostrikciniai ir pjezoelektriniai keitikliai naudojami mechaniniam konvertavimui ir atvirkščiai. Atitinkamai LZ skirstomi į magnetostrikcinius ir pjezoelektrinius.

Magnetostrikcinis LZ susideda iš įvesties ir išvesties keitiklių, magnetų, garso kanalo ir absorberių.

Įvesties keitiklis susideda iš ritės, kuria teka įvesties signalo srovė, akustinio kanalo, pagaminto iš magnetostrikcinės medžiagos, atkarpos, kurioje atsiranda mechaninės ultragarso dažnio vibracijos, ir magneto, sukuriančio nuolatinį konversijos zonos įmagnetinimą. Išvesties keitiklio konstrukcija beveik nesiskiria nuo įvesties.

Garso vamzdis yra iš magnetostrikcinės medžiagos pagamintas strypas, kuriame sužadinami ultragarsiniai virpesiai, sklindantys maždaug 5000 m/s greičiu. Norėdami atidėti impulsą, pavyzdžiui, 100 μs, garso vamzdžio ilgis turėtų būti apie 43 cm. Norint sukurti pradinę magnetinę indukciją ir pakreipti konversijos zoną.

Magnetostrikcinio LP veikimo principas pagrįstas feromagnetinių medžiagų dydžio pasikeitimu veikiant magnetiniam laukui. Mechaniniai trikdžiai, kuriuos sukelia įvesties keitiklio ritės magnetinis laukas, perduodami garso vamzdynu ir, pasiekę išėjimo keitiklio ritę, sukelia jame elektrovaros jėgą.

Pjezoelektriniai LP yra suprojektuoti taip. Elektrinio signalo kelyje įdedamas pjezoelektrinis keitiklis (kvarco plokštė), kuris yra standžiai sujungtas su metaliniu strypu (garso kanalu). Antrasis pjezoelektrinis keitiklis yra pritvirtintas prie antrojo strypo galo. Signalas, artėjantis prie įvesties keitiklio, sukelia mechaninius ultragarso dažnio virpesius, kurie vėliau sklinda garso vamzdyne. Pasiekus antrąjį keitiklį, ultragarso virpesiai vėl paverčiami elektriniais. Bet kadangi ultragarso sklidimo greitis garso vamzdyne yra žymiai mažesnis už elektrinio signalo sklidimo greitį, signalas, kurio kelyje buvo garso vamzdynas, atsilieka nuo kito tokiu dydžiu, kuris lygus greičio skirtumui. ultragarso ir elektromagnetinių signalų sklidimas tam tikroje srityje.

Ultragarsas medicinoje.

Ultragarso panaudojimas aktyviam poveikiui gyvam organizmui medicinoje grindžiamas poveikiu, atsirandančiu biologiniuose audiniuose, kai pro juos praeina ultragarso bangos. Bangoje esančios terpės dalelių vibracijos sukelia savotišką audinių mikromasažą, ultragarso sugėrimas sukelia vietinį jų kaitinimą. Tuo pačiu metu, veikiant ultragarsui, biologinėse terpėse vyksta fizikinės ir cheminės transformacijos. Esant vidutiniam garso intensyvumui, šie reiškiniai nesukelia negrįžtamos žalos, o tik pagerina medžiagų apykaitą ir todėl prisideda prie organizmo funkcionavimo. Šie reiškiniai naudojami ultragarsu terapija(ultragarso intensyvumas iki 1 W/cm2) . Esant dideliam intensyvumui, stiprus kaitinimas ir kavitacija sukelia audinių sunaikinimą. Šis efektas naudojamas ultragarsu chirurgija. Chirurginėms operacijoms naudojamas fokusuotas ultragarsas, leidžiantis lokaliai destrukciją giliose struktūrose, pavyzdžiui, smegenyse, nepažeidžiant aplinkinių audinių (ultragarso intensyvumas siekia šimtus ir net tūkstančius W/cm2). Chirurgijoje taip pat naudojami ultragarsiniai instrumentai, kurių darbinis galas atrodo kaip skalpelis, dildė, adata ir kt. Ultragarsinių virpesių taikymas tokiems chirurgijoje įprastiems instrumentams suteikia jiems naujų savybių, ženkliai sumažina reikiamą jėgą, taigi ir operacijos traumavimą; Be to, pasireiškia hemostazinis ir analgetinis poveikis. Kai kuriems navikams sunaikinti naudojamas kontaktinis poveikis buku ultragarso prietaisu.

Galingo ultragarso poveikis biologiniams audiniams naudojamas mikroorganizmams naikinti medicinos instrumentų ir vaistinių medžiagų sterilizacijos procesuose.

Dantų praktikoje ultragarsas buvo pritaikytas dantų akmenims šalinti. Tai leidžia neskausmingai, be kraujo, greitai pašalinti dantų akmenis ir apnašas nuo dantų. Tokiu atveju nepažeidžiama burnos gleivinė ir dezinfekuojamos ertmės „kišenės“, o pacientas jaučia ne skausmą, o šilumos pojūtį.

Literatūra.

1. I.P. Golyamina. Ultragarsas. – M.: Tarybinė enciklopedija, 1979 m.

2. I.G. Khorbenko. Negirdimų garsų pasaulyje. – M.: Mechanikos inžinerija, 1971 m.

3. V.P. Severdenko, V.V. Klubovičius. Ultragarso taikymas pramonėje. – Minskas: Mokslas ir technika, 1967 m.

Akustinė relaksacija – tai vidiniai procesai, kuriais atkuriama terpės termodinaminė pusiausvyra, sutrikdyta dėl ultragarso bangos suspaudimų ir retėjimo. Pagal termodinaminį tolygaus energijos pasiskirstymo laisvės laipsniais principą, transliacinio judėjimo energija garso bangoje pereina į vidinius laisvės laipsnius, juos sužadindama, dėl to sumažėja transliacinio judesio energija. Todėl atsipalaidavimą visada lydi garso sugertis, taip pat garso greičio sklaida.

Monochromatinėje bangoje W virpesių vertės pokytis laikui bėgant vyksta pagal sinuso arba kosinuso dėsnį ir kiekviename taške apibūdinamas formule: .

Yra dviejų tipų magnetostrikcija: linijinė, kai kūno geometriniai matmenys keičiasi taikomo lauko kryptimi, ir tūrinė, kai kūno geometriniai matmenys kinta visomis kryptimis. Linijinė magnetostrikcija stebima esant žymiai mažesniam lauko stiprumui nei masinė magnetostrikcija. Todėl praktiškai magnetostrikciniuose keitikliuose naudojama linijinė magnetostrikcija.

Termistorius yra rezistorius, kurio varža priklauso nuo temperatūros. Termopora yra du skirtingų metalų laidininkai, sujungti kartu. Laidininkų galuose proporcingai temperatūrai atsiranda emf.

Ultragarsas- mechaniniai virpesiai, esantys virš žmogaus ausiai girdimo dažnių diapazono (dažniausiai 20 kHz). Ultragarso virpesiai sklinda bangomis, panašiai kaip sklinda šviesa. Tačiau, skirtingai nei šviesos bangos, kurios gali sklisti vakuume, ultragarsui reikia elastingos terpės, tokios kaip dujos, skystis ar kietos medžiagos.

, (3)

Skersinėms bangoms jis nustatomas pagal formulę

Garso sklaida- monochromatinių garso bangų fazės greičio priklausomybė nuo jų dažnio. Garso greičio sklaida gali būti nulemta tiek fizinių terpės savybių, tiek pašalinių intarpų buvimo joje ir kūno, kuriame sklinda garso banga, ribų.

Ultragarso bangų tipai

Dauguma ultragarso metodų naudoja išilgines arba šlyties bangas. Taip pat yra ir kitų ultragarso sklidimo formų, įskaitant paviršiaus bangas ir Lamb bangas.

Išilginis ultra garso bangos – bangos, kurių sklidimo kryptis sutampa su terpės dalelių poslinkių kryptimi ir greičiais.

Skersinės ultragarso bangos– bangos, sklindančios statmena plokštumai, kurioje yra kūno dalelių poslinkių kryptys ir greičiai, tokios pat kaip šlyties bangos.

Paviršinės (Rayleigh) ultragarso bangos turi elipsinį dalelių judėjimą ir pasklido po medžiagos paviršių. Jų greitis yra maždaug 90% šlyties bangos sklidimo greičio, o skverbtis į medžiagą lygus maždaug vienam bangos ilgiui.

Avinėlio banga- elastinga banga, sklindanti vientisoje plokštėje (sluoksnyje) su laisvomis ribomis, kurioje dalelių svyruojantis poslinkis vyksta tiek bangos sklidimo kryptimi, tiek statmenai plokštės plokštumai. Lamb bangos yra viena iš normalių bangų rūšių elastiniame bangolaidyje – plokštelėje su laisvomis ribomis. Nes šios bangos turi tenkinti ne tik tamprumo teorijos lygtis, bet ir plokštės paviršiaus ribines sąlygas, judesio jose modelis ir jų savybės yra sudėtingesnės nei bangų neapribotuose kietuose kūne.

Ultragarso bangų vizualizacija

Plokščios sinusinės slenkančios bangos ultragarso intensyvumas I nustatomas pagal formulę

, (5)

IN sferinė keliaujanti banga Ultragarso intensyvumas yra atvirkščiai proporcingas atstumo nuo šaltinio kvadratui. IN stovinti banga I = 0, t.y., garso energijos srauto vidutiniškai nėra. Ultragarso intensyvumas in harmoninės plokštumos keliaujanti banga lygus garso bangos energijos tankiui, padaugintam iš garso greičio. Garso energijos srautui būdingas vadinamasis Umov vektorius- garso bangos energijos srauto tankio vektorius, kuris gali būti pavaizduotas kaip ultragarso intensyvumo ir bangos normaliojo vektoriaus sandauga, t.y. vienetinis vektorius, statmenas bangos frontui. Jei garso laukas yra superpozicija harmonines bangas skirtingi dažniai, tada vidutinio garso energijos srauto tankio vektoriui yra komponentų adityvumas.

Jie kalba apie skleidėjus, sukuriančius plokštuminę bangą spinduliuotės intensyvumas, tai reiškia emiterio galios tankis, t. y. skleidžiamo garso galia spinduliuojamo paviršiaus ploto vienetui.

Garso intensyvumas matuojamas SI vienetais W/m2. Ultragarso technologijoje ultragarso intensyvumo pokyčių diapazonas yra labai didelis - nuo ~ 10 -12 W/m2 slenkstinių verčių iki šimtų kW/m2 ultragarsinių koncentratorių židinyje.

1 lentelė. Kai kurių įprastų medžiagų savybės

Ultragarso slopinimas

Viena iš pagrindinių ultragarso savybių yra jo slopinimas. Ultragarso slopinimas yra amplitudės sumažėjimas, taigi ir garso banga, kai ji sklinda. Ultragarso slopinimas atsiranda dėl daugelio priežasčių. Pagrindiniai iš jų yra:

Pirmoji iš šių priežasčių yra ta, kad bangai sklindant iš taškinio ar sferinio šaltinio šaltinio skleidžiama energija pasiskirsto vis didėjančiame bangos fronto paviršiuje ir atitinkamai energija teka per vienetą. paviršius mažėja, t.y. . Sferinei bangai, kurios bangos paviršius didėja atstumui r nuo šaltinio kaip r 2, bangos amplitudė mažėja proporcingai, o cilindrinės – proporcingai.

Slopinimo koeficientas išreiškiamas decibelais vienam metrui (dB/m) arba decibelais metrui (Np/m).

Už plokštumos banga amplitudės slopinimo koeficientas su atstumu nustatomas pagal formulę

, (6)

Nustatomas susilpnėjimo koeficientas, palyginti su laiku

, (7)

Vienetas dB/m taip pat naudojamas koeficientui matuoti, šiuo atveju

, (8)

Decibelas (dB) yra logaritminis energijų ar galių santykio matavimo vienetas akustikoje.

, (9)

• kur A 1 yra pirmojo signalo amplitudė,
• A 2 – antrojo signalo amplitudė

Tada santykis tarp matavimo vienetų (dB/m) ir (1/m) bus toks:

Ultragarso atspindys iš sąsajos

Kai garso banga krenta ant sąsajos, dalis energijos atsispindės pirmoje terpėje, o likusi energijos dalis pereis į antrąją terpę. Ryšys tarp atspindėtos energijos ir energijos, patenkančios į antrąją terpę, nustatomas pagal pirmosios ir antrosios terpės bangų varžą. Nesant garso greičio sklaidos būdinga varža nepriklauso nuo bangos formos ir išreiškiama formule:

Atspindžio ir perdavimo koeficientai bus nustatyti taip

, (12)

, (13)

• čia D yra garso slėgio perdavimo koeficientas

Taip pat verta atkreipti dėmesį į tai, kad jei antroji terpė yra akustiškai „minkštesnė“, t.y. Z 1 >Z 2, tada atsispindėjus bangos fazė pasikeičia 180˚.

Energijos perdavimo iš vienos terpės į kitą koeficientą lemia bangos, pereinančios į antrąją terpę, intensyvumo ir krintančios bangos intensyvumo santykis.

, (14)

Ultragarso bangų trukdžiai ir difrakcija

Garso trukdžiai- netolygus susidariusios garso bangos amplitudės erdvinis pasiskirstymas, priklausantis nuo bangų, besivystančių viename ar kitame erdvės taške, fazių santykio. Sudėjus to paties dažnio harmonines bangas, susidaręs erdvinis amplitudių pasiskirstymas sudaro nuo laiko nepriklausomą trukdžių modelį, kuris atitinka komponentinių bangų fazių skirtumo pasikeitimą judant iš taško į tašką. Dviejų trukdančių bangų atveju šis modelis plokštumoje yra garso lauką apibūdinančios reikšmės (pavyzdžiui, garso slėgio) amplitudės stiprinimo ir susilpninimo kintamų juostų forma. Dviejų plokštumos bangų juostelės yra tiesios, o amplitudė kinta juostose, atsižvelgiant į fazių skirtumo pokyčius. Svarbu ypatingas atvejis trukdžiai - plokštumos bangos su jos atspindžiu nuo plokštumos ribos pridėjimas; šiuo atveju susidaro stovi banga, kurios mazgų ir antimazgų plokštumos yra lygiagrečios ribai.

Garso difrakcija- garso elgsenos nukrypimas nuo geometrinės akustikos dėsnių, dėl bangų gamta garsas. Garso difrakcijos rezultatas yra ultragarso spindulių divergencija tolstant nuo skleidėjo arba praplaukus pro skylę ekrane, garso bangų lenkimas į šešėlio sritį už kliūčių, didelių, palyginti su bangos ilgiu, šešėlio nebuvimas už. kliūtys mažos, palyginti su bangos ilgiu ir pan. n Garso laukai, sukurti dėl pradinės bangos difrakcijos ant kliūčių, esančių terpėje, ant pačios terpės nehomogeniškumo, taip pat dėl ​​terpės ribų netolygumo ir nehomogeniškumo. išsibarstę laukai. Objektams, kurių garso difrakcija yra didelė, palyginti su bangos ilgiu, nukrypimo nuo geometrinio modelio laipsnis priklauso nuo bangos parametro vertės.

, (15)

• kur D yra objekto skersmuo (pavyzdžiui, ultragarso spinduliuotės skersmuo arba kliūtis),
• r - stebėjimo taško atstumas nuo šio objekto

Ultragarso skleidėjai

Ultragarso skleidėjai- prietaisai, naudojami ultragarso virpesiams ir bangoms sužadinti dujinėse, skystose ir kietoji laikmena. Ultragarso skleidėjai kai kurių kitų rūšių energiją paverčia energija.

Plačiausiai naudojami ultragarso skleidėjai yra elektroakustiniai keitikliai. Daugumoje tokio tipo ultragarso skleidėjų, būtent in pjezoelektriniai keitikliai , magnetostrikciniai keitikliai, elektrodinaminiai emiteriai, elektromagnetiniai ir elektrostatiniai skleidėjai, elektros energija paverčiama kieto kūno (spinduliuojančios plokštės, strypo, diafragmos ir kt.) vibracine energija, kuri skleidžia į aplinką akustines bangas. Visi išvardyti keitikliai, kaip taisyklė, yra tiesiniai, todėl spinduliavimo sistemos virpesiai atkuria jaudinantį elektrinį signalą. tik esant labai didelėms vibracijos amplitudėms šalia viršutinė riba ultragarso skleidėjo dinaminis diapazonas, gali atsirasti netiesinių iškraipymų.

Keitikliai, skirti skleisti monochromatines bangas, naudoja šį reiškinį rezonansas: jie veikia pagal vieną iš natūralių mechaninių virpesių svyravimo sistema, kurio dažniui sureguliuotas elektros virpesių generatorius ir jaudinantis keitiklis. Elektroakustiniai keitikliai, kurie neturi kietosios būsenos spinduliavimo sistema, palyginti retai naudojami kaip ultragarso skleidėjai; tai, pavyzdžiui, ultragarso skleidėjai, pagrįsti elektros iškrova skystyje arba ant skysčio elektrostrikcijos.

Ultragarso skleidėjo charakteristikos

Pagrindinės ultragarso skleidėjų charakteristikos apima jų dažnių spektras, skleidžiama garso galia, spinduliuotės kryptingumas. Viendažnio spinduliavimo atveju pagrindinės charakteristikos yra veikimo dažnis ultragarsinis spinduolis ir jo dažnių juosta, kurios ribas lemia spinduliuojamos galios sumažėjimas perpus, palyginti su jos verte didžiausio spinduliavimo dažniu. Rezonansinių elektroakustinių keitiklių veikimo dažnis yra natūralus dažnis f 0 keitiklis ir pralaidumoΔf nustatoma pagal jo kokybės faktorius K.

Ultragarso skleidėjai (elektroakustiniai keitikliai) pasižymi jautrumu, elektroakustiniu koeficientu naudingas veiksmas ir savo elektrinę varžą.

Ultragarso skleidėjo jautrumas- garso slėgio, esant maksimaliai krypties charakteristikai, tam tikru atstumu nuo emiterio (dažniausiai 1 m atstumu) ir jame esančios elektros įtampos arba jame tekančios srovės santykis. Ši charakteristika taikoma ultragarso skleidėjams, naudojamiems garso signalizacijos sistemose, sonare ir kituose panašiuose įrenginiuose. Technologiniams tikslams naudojamiems emiteriams, naudojamiems, pavyzdžiui, ultragarsiniam valymui, koaguliacijai ir poveikiui cheminiams procesams, pagrindinė charakteristika yra galia. Kartu su visa spinduliuojamąja galia, apskaičiuota W, ultragarso skleidėjai pasižymi specifinė galia t.y. vidutinė galia spinduliuojančio paviršiaus ploto vienetui arba vidutinis spinduliuotės intensyvumas artimajame lauke, įvertintas W/m2.

Elektroakustinių keitiklių, skleidžiančių akustinę energiją į garsinę aplinką, efektyvumą apibūdina jų dydis elektroakustinis efektyvumas, kuris yra skleidžiamos akustinės galios ir sunaudotos elektros energijos santykis. Akustoelektronikoje ultragarso skleidėjų efektyvumui įvertinti naudojamas vadinamasis elektros nuostolių koeficientas, lygus santykiui(dB) elektros galia į akustinę galią. Ultragarsinių įrankių, naudojamų ultragarsiniam suvirinimui, apdirbimui ir panašiai, efektyvumas apibūdinamas vadinamuoju naudingumo koeficientu, kuris yra koncentratoriaus darbinio galo virpesių poslinkio amplitudės kvadrato ir suvartojamos elektros energijos santykis. per keitiklį. Kartais efektyvusis elektromechaninis sujungimo koeficientas naudojamas apibūdinti energijos konversiją ultragarso spinduliuotėse.

Skleidėjo garso laukas

Keitiklio garso laukas yra padalintas į dvi zonas: artimą zoną ir tolimąją zoną. Netoli zona tai sritis tiesiai prieš keitiklį, kur aido amplitudė eina per maksimumų ir minimumų eilę. Artimoji zona baigiasi ties paskutiniu maksimumu, kuris yra N atstumu nuo keitiklio. Yra žinoma, kad paskutinio maksimumo vieta yra natūralus keitiklio židinys. Tolimoji zona Tai sritis už N, kur garso lauko slėgis palaipsniui mažėja iki nulio.

Paskutinio didžiausio N padėtis akustinėje ašyje savo ruožtu priklauso nuo skersmens ir bangos ilgio, o apskrito disko emiterio atveju išreiškiama formule

, (17)

Tačiau kadangi D paprastai yra daug didesnis, lygtį galima supaprastinti iki formos

Garso lauko charakteristikas lemia ultragarsinio keitiklio konstrukcija. Vadinasi, nuo jo formos priklauso garso sklidimas tiriamoje srityje ir jutiklio jautrumas.

Ultragarso programos

Įvairias ultragarso taikymo sritis, kuriose naudojamos įvairios jo savybės, galima suskirstyti į tris sritis. susijęs su informacijos gavimu ultragarso bangomis, - su aktyviu poveikiu medžiagai ir - su signalų apdorojimu ir perdavimu (kryptys išvardytos jų eilės tvarka). istorinis darinys). Kiekvienam konkrečiam pritaikymui naudojamas tam tikro dažnio diapazono ultragarsas.

Ultragarsas- elastingos aukšto dažnio garso vibracijos. Žmogaus ausis suvokia terpėje sklindančias elastines bangas maždaug 16-20 kHz dažniu; svyravimai su daugiau aukšto dažnio vaizduoja ultragarsą (už garsinės ribos). Paprastai ultragarso diapazonu laikomas dažnių diapazonas nuo 20 000 iki milijardo Hz. Garso vibracijos

su didesniu dažniu vadinamas hipergarsu. Skysčiuose ir kietose medžiagose garso vibracijos gali siekti 1000 GHz praktinis naudojimas jį naudoti moksle, technologijose ir pramonėje pradėta palyginti neseniai. Dabar ultragarsas plačiai naudojamas įvairiose fizikos, technologijų, chemijos ir medicinos srityse.

Pramonėje ir biologijoje naudojamų itin aukšto dažnio ultragarso bangų dažnis yra kelių MHz diapazone. Tokių spindulių fokusavimas dažniausiai atliekamas naudojant specialius garsinius lęšius ir veidrodžius. Ultragarso spindulį su reikiamais parametrais galima gauti naudojant atitinkamą keitiklį. Labiausiai paplitę keraminiai keitikliai yra bario titanitas. Tais atvejais, kai ultragarso pluošto galia yra svarbiausia, dažniausiai naudojami mechaniniai ultragarso šaltiniai. Iš pradžių buvo gautos visos ultragarso bangos mechaniškai

(kamtono šakės, švilpukai, sirenos).

Gamtoje ultragarsas randamas tiek kaip daugelio natūralių garsų komponentas (vėjo, krioklio, lietaus triukšme, jūros banglentės ridenamų akmenukų triukšme, perkūnijos išmetimą lydinčiame garsuose ir kt.), gyvūnų pasaulio garsai. Kai kurie gyvūnai naudoja ultragarso bangas, kad aptiktų kliūtis ir naršytų erdvėje.

Ultragarso spinduliuotę galima suskirstyti į dvi dideles grupes. Pirmasis apima emiterius-generatorius; svyravimai juose sužadinami dėl to, kad nuolatinio srauto kelyje yra kliūčių - dujų ar skysčio srauto. Antroji emiterių grupė yra elektroakustiniai keitikliai; jie paverčia jau duotus elektros įtampos ar srovės svyravimus į mechaninę kieto kūno vibraciją, kuri skleidžia akustines bangas į aplinką Spindulių pavyzdžiai: Galtono švilpukas, skysčio ir ultragarsinis švilpukas.

Ultragarso sklidimas.

Ultragarso sklidimas – tai garso bangoje vykstančių trikdžių judėjimo erdvėje ir laike procesas. Garso banga sklinda per medžiagą dujinėje, skystoje arba kietos būsenos , ta pačia kryptimi, kuria pasislenka šios medžiagos dalelės, tai yra sukelia terpės deformaciją. Deformacija susideda iš to, kad vyksta nuoseklus iškrovimas ir suspaudimas tam tikrus tomus aplinką, o atstumas tarp dviejų gretimų sričių atitinka ultragarso bangos ilgį. Kuo didesnė specifinė terpės akustinė varža, tuo daugiau laipsnio

Bangos energijos pernešime dalyvaujančios terpės dalelės svyruoja aplink savo pusiausvyros padėtį. Greitis, kuriuo dalelės svyruoja aplink vidutinę pusiausvyros padėtį, vadinamas svyruojančiu

greitis.

Difrakcija, trukdžiai

Kai ultragarso bangos sklinda, galimi difrakcijos, trukdžių ir atspindžio reiškiniai.

Difrakcija (bangų lenkimas aplink kliūtis) atsiranda, kai ultragarso bangos ilgis yra panašus (arba didesnis) su kliūties dydžiu kelyje. Jei kliūtis lyginama su ilgiu akustinė banga yra didelis, tada difrakcijos reiškinio nėra.

At vienalaikis judėjimas kelių ultragarso bangų audinyje tam tikrame terpės taške gali atsirasti šių bangų superpozicija. Ši bangų superpozicija viena ant kitos neša bendras vardas trukdžių. Jei praeina pro biologinis objektas Ultragarso bangos susikerta, tada tam tikrame biologinės aplinkos taške pastebimas virpesių padidėjimas arba sumažėjimas. Trikdžių rezultatas priklausys nuo ultragarso virpesių fazių erdvinio ryšio tam tikrame terpės taške. Jei ultragarso bangos pasiekia tam tikrą terpės plotą tomis pačiomis fazėmis (fazėje), tada dalelių poslinkiai turi tuos pačius ženklus ir trukdžiai tokiomis sąlygomis padeda padidinti ultragarso virpesių amplitudę. Jei ultragarso bangos pasiekia tam tikrą sritį antifazėje, dalelių poslinkis bus lydimas skirtingi ženklai, dėl ko sumažėja ultragarso virpesių amplitudė.

Trukdžių groja svarbus vaidmuo vertinant audiniuose aplink ultragarso skleidėją vykstančius reiškinius. Trikdžiai ypač svarbūs, kai atsispindėjusios nuo kliūties ultragarso bangos sklinda priešingomis kryptimis.

Ultragarso bangų absorbcija

Jeigu terpė, kurioje sklinda ultragarsas, turi klampumą ir šilumos laidumą arba joje vyksta kiti vidinės trinties procesai, tai bangai sklindant, tai yra, tolstant nuo šaltinio, ultragarso virpesių amplitudė mažėja, taip pat jų nešamą energiją. Terpė, kurioje sklinda ultragarsas, sąveikauja su per ją praeinančia energija ir dalį jos sugeria. Didžioji dalis sugertos energijos paverčiama šiluma, mažesnė dalis sukelia negrįžtamus struktūrinius pokyčius. Absorbcija atsiranda dėl dalelių trinties viena su kita skirtingos aplinkos tai yra kitaip. Sugertis taip pat priklauso nuo ultragarso virpesių dažnio.

Teoriškai sugertis yra proporcinga dažnio kvadratui. Absorbcijos kiekį galima apibūdinti sugerties koeficientu, kuris parodo, kaip kinta ultragarso intensyvumas apšvitintoje terpėje. Jis didėja didėjant dažniui. Ultragarso virpesių intensyvumas terpėje mažėja eksponentiškai. Šį procesą lemia vidinė trintis, sugeriančios terpės šilumos laidumas ir jos struktūra. Jį apytiksliai apibūdina pusiau sugeriančio sluoksnio dydis, kuris parodo, kokiame gylyje virpesių intensyvumas sumažėja per pusę (tiksliau, 2,718 karto arba 63 proc.). Pasak Pahlmano, esant 0,8 MHz dažniui, kai kurių audinių pusiau sugeriančio sluoksnio vidutinės vertės yra šios: riebalinis audinys - 6,8 cm; raumeningas - 3,6 cm; riebalinis ir raumeninis audinys kartu – 4,9 cm Didėjant ultragarso dažniui, pusiau sugeriančio sluoksnio dydis mažėja. Taigi, esant 2,4 MHz dažniui, ultragarso intensyvumas, praeinantis per riebalinius ir raumenų audinys

, 1,5 cm gylyje sumažėja perpus. Be to, kai kuriuose dažnių diapazonuose galimas nenormalus ultragarso virpesių energijos sugertis – tai priklauso nuo tam tikro audinio molekulinės struktūros ypatybių. Yra žinoma, kad 2/3 ultragarso energijos susilpnina molekulinis lygis

ir 1/3 mikroskopinių audinių struktūrų lygyje.

Ultragarso bangų įsiskverbimo gylis

Ultragarso įsiskverbimo gylis reiškia gylį, kuriame intensyvumas sumažėja perpus. Ši reikšmė atvirkščiai proporcinga sugerčiai: kuo stipriau terpė sugeria ultragarsą, tuo mažesnis atstumas, per kurį ultragarso intensyvumas susilpnėja per pusę.

Ultragarso bangų sklaida

Jei terpėje yra nehomogeniškumo, tada atsiranda garso sklaida, kuri gali žymiai pakeisti paprastą ultragarso sklidimo modelį ir galiausiai sukelti bangos susilpnėjimą pradine sklidimo kryptimi.

Ultragarso bangų refrakcija

Kadangi žmogaus minkštųjų audinių akustinis atsparumas nedaug skiriasi nuo vandens atsparumo, galima daryti prielaidą, kad sąsajoje tarp terpės (epidermis – derma – fascija – raumuo) bus stebima ultragarso bangų refrakcija.

Ultragarso bangų atspindys Ultragarsinė diagnostika pagrįsta refleksijos reiškiniu. Atsispindi viduje oda ir riebalai, riebalai ir raumenys, raumenys ir kaulai. Jei ultragarsas skliddamas susiduria su kliūtimi, tada atsiranda atspindys, jei kliūtis yra maža, tada ultragarsas tarsi teka aplink jį. Kūno heterogeniškumas nesukelia didelių nukrypimų, nes, palyginti su bangos ilgiu (2 mm), galima nepaisyti jų dydžių (0,1-0,2 mm). Jei ultragarsas savo kelyje susiduria su organais, kurių matmenys yra didesni už bangos ilgį, tada įvyksta ultragarso refrakcija ir atspindys. Stipriausias atspindys stebimas ties kaulo – aplinkinių audinių ir audinių – oro ribomis. Oro tankis yra mažas ir stebimas beveik visiškas ultragarso atspindys. Ultragarso bangų atspindys stebimas ties raumenų – perioste – kaulo riba, tuščiavidurių organų paviršiuje.

Keliaujančios ir stovinčios ultragarso bangos

Jeigu ultragarso bangoms sklindant terpėje jos neatsispindi, susidaro keliaujančios bangos. Dėl energijos nuostolių terpės dalelių svyruojantys judesiai palaipsniui silpnėja, ir kuo toliau dalelės išsidėsčiusios nuo spinduliuojančio paviršiaus, tuo mažesnė jų virpesių amplitudė. Jei ultragarso bangų sklidimo kelyje yra skirtingų specifinių akustinių varžų audinių, tai ultragarso bangos vienu ar kitu laipsniu atsispindi nuo ribinės sąsajos. Kritančių ir atspindėtų ultragarso bangų superpozicija gali sukelti stovinčios bangos. Kad atsirastų stovinčios bangos, atstumas nuo emiterio paviršiaus iki atspindinčio paviršiaus turi būti pusės bangos ilgio kartotinis.

Mechaninės bangos, kurių virpesių dažnis didesnis nei 20 000 Hz, žmonės nesuvokia kaip garso. Jie vadinami ultragarso bangomis arba ultragarsu. Ultragarsas yra stipriai sugeriamas dujų ir yra daug kartų silpnesnis - kietosios medžiagos ir skysčių. Todėl ultragarso bangos dideliais atstumais gali sklisti tik kietose medžiagose ir skysčiuose.

Kadangi bangų pernešama energija yra proporcinga terpės tankiui ir dažnio kvadratui, ultragarsas gali nešti daug daugiau energijos nei garso bangos. Dar vienas dalykas svarbus turtas Ultragarso pranašumas slypi tame, kad jo nukreiptą spinduliuotę atlikti gana paprasta. Visa tai leidžia plačiai naudoti ultragarsą technologijose.

Aprašytos ultragarso savybės naudojamos echolote – jūros gylio nustatymo prietaise (25.11 pav.). Laive yra tam tikro dažnio ultragarso šaltinis ir imtuvas. Šaltinis siunčia trumpalaikius ultragarso impulsus, o imtuvas paima atspindėtus impulsus. Žinant laiką tarp impulsų siuntimo ir priėmimo bei ultragarso sklidimo vandenyje greitį, pagal (25.3) formulę nustatomas jūros gylis. Panašiai veikia ir ultragarsinis lokatorius, kuris naudojamas atstumui iki kliūties nustatyti

laivo kelias horizontalia kryptimi. Nesant tokių kliūčių ultragarso impulsai į laivą negrįžta.

Įdomu tai, kad kai kurie gyvūnai, pvz. šikšnosparniai, turi organus, veikiančius ultragarsinio lokatoriaus principu, leidžiantį gerai orientuotis tamsoje. Delfinai turi puikius ultragarsinius lokatorius. -

Kai ultragarsas praeina per skystį, skysčio dalelės įgyja dideli pagreičiai ir turi stiprų poveikį skirtingi kūnai dedamas į skystį. Tai naudojama pagreitinti įvairius technologiniai procesai(pavyzdžiui, tirpalų ruošimas, dalių plovimas, odos rauginimas ir pan.).

Esant intensyviems ultragarso virpesiams skystyje, jo dalelės įgyja tokius didelius pagreičius, kad susidaro skystyje trumpas laikas tarpai (tuštumos), kurie staiga užsitrenkia, sukeldami daug mažų smūgių, t. y. atsiranda kavitacija. Tokiomis sąlygomis skystis turi stiprų gniuždymo efektą, kuris naudojamas suspensijoms, susidedančioms iš purškiamų kietos medžiagos dalelių skystyje, o emulsijos – mažų vieno skysčio lašelių suspensijos kitame skystyje.

Ultragarsas naudojamas metalinių dalių defektams aptikti. IN šiuolaikinės technologijos Ultragarso naudojimas yra toks platus, kad sunku net išvardyti visas jo naudojimo sritis.

Atkreipkite dėmesį, kad mechaninės bangos kurių virpesių dažnis mažesnis nei 16 Hz, vadinamos infragarso bangomis arba infragarsu. Jie taip pat nesukelia garso pojūčių per uraganus ir žemės drebėjimus jūroje. Infragarso sklidimo greitis vandenyje yra daug didesnis nei žemės drebėjimo sukelto uragano ar milžiniškų cunamio bangų. Tai leidžia kai kuriems jūrų gyvūnams, kurie geba suvokti infragarso bangas, tokiu būdu priimti signalus apie artėjantį pavojų.

Nors ultragarso egzistavimas žinomas jau seniai, jo praktinis panaudojimas dar gana jaunas. Šiais laikais ultragarsas plačiai naudojamas įvairiuose fiziniuose ir technologiniuose metoduose. Taigi, pagal garso sklidimo greitį terpėje galima spręsti apie tai fizines savybes. Greičio matavimai ultragarso dažniais leidžia nustatyti, pavyzdžiui, greitų procesų adiabatines charakteristikas, vertes. specifinė šiluminė talpa dujos, kietųjų kūnų tamprumo konstantos.

Enciklopedinis „YouTube“.

Ultragarso šaltiniai

Pramonėje ir biologijoje naudojamų ultragarsinių virpesių dažnis svyruoja nuo kelių dešimčių kHz iki kelių MHz. Aukšto dažnio virpesiai dažniausiai sukuriami naudojant pjezokeraminius keitiklius, pavyzdžiui, bario titanitą. Tais atvejais, kai ultragarso virpesių galia yra svarbiausia, dažniausiai naudojami mechaniniai ultragarso šaltiniai. Iš pradžių visos ultragarso bangos buvo priimamos mechaniškai (kamtono šakės, švilpukai, sirenos).

Gamtoje ultragarsas randamas tiek kaip daugelio natūralių garsų komponentai (vėjo, krioklio, lietaus triukšme, jūros banglentės ridenamų akmenukų triukšme, perkūnijos iškrovas lydinčiame garsuose ir kt.), tiek tarp garsų. gyvūnų pasaulio. Kai kurie gyvūnai naudoja ultragarso bangas kliūtims aptikti, naršyti erdvėje ir bendrauti (banginiai, delfinai, šikšnosparniai, graužikai, tarsieriai).

Ultragarso spinduliuotę galima suskirstyti į dvi dideles grupes. Pirmasis apima emiterius-generatorius; svyravimai juose sužadinami dėl to, kad nuolatinio srauto kelyje yra kliūčių - dujų ar skysčio srauto. Antroji emiterių grupė yra elektroakustiniai keitikliai; jie jau duotus elektros įtampos ar srovės svyravimus paverčia mechanine vibracija kietas, kuris į aplinką skleidžia akustines bangas.

Galtono švilpukas

Pirmąjį ultragarsinį švilpuką 1883 metais pagamino anglas Galtonas.

Ultragarsas čia sukuriamas panašus į aukšto tono garsą ant peilio krašto, kai į jį patenka oro srovė. Tokio antgalio vaidmenį Galtono švilpuke atlieka „lūpa“ mažoje cilindrinėje rezonansinėje ertmėje. Dujos praėjo po aukšto slėgio per tuščiavidurį cilindrą atsitrenkia į šią „lūpą“; atsiranda svyravimai, kurių dažnį (apie 170 kHz) lemia purkštuko ir lūpos dydis. Galtono švilpuko galia maža. Jis daugiausia naudojamas komandoms duoti dresuojant šunis ir kates.

Skystas ultragarsinis švilpukas

Dauguma ultragarsinių švilpukų gali būti pritaikyti darbui skysta terpė. Lyginant su elektriniais ultragarso šaltiniais, skysti ultragarsiniai švilpukai yra mažos galios, tačiau kartais, pavyzdžiui, ultragarsiniam homogenizavimui, turi didelį pranašumą. Kadangi ultragarso bangos kyla tiesiai skystoje terpėje, judant iš vienos terpės į kitą, ultragarso bangos nepraranda energijos. Bene sėkmingiausias dizainas yra skystas ultragarsinis švilpukas, kurį XX amžiaus šeštojo dešimtmečio pradžioje sukūrė anglų mokslininkai Cottelis ir Goodmanas. Jame aukšto slėgio skysčio srautas išeina iš elipsės formos antgalio ir nukreipiamas į plieninę plokštę.

Įvairios šio dizaino modifikacijos tapo gana plačiai paplitusios vienalytės aplinkos. Dėl savo konstrukcijos paprastumo ir stabilumo (sunaikinama tik svyruojanti plokštė), tokios sistemos yra patvarios ir nebrangios.

Sirena

Sirena - mechaninis šaltinis elastinės vibracijos ir, įskaitant ultragarsą. Jų dažnių diapazonas gali siekti 100 kHz, tačiau žinoma, kad sirenos veikia iki 600 kHz dažniais. Sirenų galia siekia keliasdešimt kW.

Oro dinaminės sirenos naudojamos signalizavimo ir technologiniais tikslais (smulkių aerozolių koaguliacija (rūkų nusodinimas), putų naikinimas, masės ir šilumos perdavimo procesų pagreitinimas ir kt.).

Visos rotacinės sirenos susideda iš kameros, uždarytos viršuje disku (statoriumi), kurioje didelis skaičius skyles. Tiek pat skylių yra ir ant disko, besisukančio kameros – rotoriaus – viduje. Kai rotorius sukasi, jame esančių angų padėtis periodiškai sutampa su statoriaus angų padėtimi. Į kamerą nuolat tiekiamas suslėgtas oras, kuris iš jos išeina trumpos akimirkos kai rotoriaus ir statoriaus skylės sutampa.

Garso dažnis sirenose priklauso nuo skylių skaičiaus ir jų geometrine forma ir rotoriaus sukimosi greitį.

Ultragarsas gamtoje

Ultragarso programos

Ultragarso diagnostikos taikymas medicinoje (ultragarsas)

Dėl gero ultragarso sklidimo žmogaus minkštuosiuose audiniuose, jo santykinio nekenksmingumo, palyginti su rentgeno spinduliais ir lengvo naudojimo, palyginti su magnetinio rezonanso tomografija, ultragarsas plačiai naudojamas vaizdavimui. vidaus organaižmogaus, ypač pilvo ir dubens ertmėje.

Terapinis ultragarso pritaikymas medicinoje

Be to, kad jis plačiai naudojamas diagnostikos tikslais (žr. Ultragarsas), ultragarsas naudojamas medicinoje (taip pat ir regeneracinėje medicinoje) kaip gydymo priemonė.

Ultragarsas turi tokį poveikį:

• priešuždegiminis, absorbuojamas poveikis;
• analgetikas, spazmolitinis poveikis;
• kavitacija padidina odos pralaidumą. [ ]

Ultragarso taikymas biologijoje

Ultragarso gebėjimas suardyti ląstelių membranas buvo pritaikytas biologiniai tyrimai, pavyzdžiui, jei reikia, atskirkite ląstelę nuo fermentų. Ultragarsas taip pat naudojamas sutrikdyti tarpląstelines struktūras, tokias kaip mitochondrijos ir chloroplastai, siekiant ištirti ryšį tarp jų struktūros ir funkcijos. Kitas ultragarso panaudojimas biologijoje yra susijęs su jo gebėjimu sukelti mutacijas. Oksforde atlikti tyrimai parodė, kad net ir mažo intensyvumo ultragarsas gali pažeisti DNR molekulę. [ ] Dirbtinis, tikslingas mutacijų kūrimas vaidina svarbų vaidmenį augalų selekcijoje. Pagrindinis ultragarso pranašumas prieš kitus mutagenus ( rentgeno spinduliai, ultravioletiniai spinduliai) yra tai, kad su juo labai lengva dirbti.

Ultragarso naudojimas valymui

Ultragarso naudojimas mechaniniam valymui yra pagrįstas įvairių netiesinių poveikių atsiradimu jo veikiamame skystyje. Tai apima kavitaciją, akustinius srautus ir garso slėgį. Pagrindinį vaidmenį atlieka kavitacija. Jo burbuliukai, kylantys ir griūvantys šalia teršalų, juos sunaikina. Šis efektas žinomas kaip kavitacijos erozija. Šiems tikslams naudojamas ultragarsas yra žemo dažnio ir didelės galios.

Laboratorijoje ir gamybos sąlygas Smulkių dalių ir indų plovimui naudojamos ultragarsinės vonios, užpildytos tirpikliu (vandeniu, alkoholiu ir kt.). Kartais su jų pagalba net šakninės daržovės (bulvės, morkos, burokėliai ir kt.) nuplaunami nuo dirvos dalelių.

Ultragarso taikymas srauto matavimui

Ultragarsiniai srauto matuokliai buvo naudojami pramonėje nuo septintojo dešimtmečio vandens ir aušinimo skysčio srautui ir matavimui valdyti.

Ultragarso taikymas defektų aptikimui

Ultragarsas gerai sklinda kai kuriose medžiagose, todėl jį galima naudoti gaminių, pagamintų iš šių medžiagų, ultragarsiniam defektų aptikimui. IN pastaruoju metu Kuriama ultragarsinės mikroskopijos kryptis, leidžianti gera raiška ištirti požeminį medžiagos sluoksnį.

Ultragarsinis suvirinimas

Ultragarsinis suvirinimas – tai slėginis suvirinimas, atliekamas veikiant ultragarso virpesiams. Šis suvirinimo būdas naudojamas jungiant sunkiai įkaistančias detales, jungiant skirtingus metalus, metalus su stipriomis oksidų plėvelėmis (aliuminiu, nerūdijančiu plienu, magnetinėmis šerdimis iš permalloy ir kt.), gaminant integrinius grandynus.

Ultragarso taikymas galvanizuojant

Ultragarsas naudojamas galvaniniams procesams intensyvinti ir elektrocheminiais metodais gaminamų dangų kokybei gerinti.