/ Kas ir ultraskaņa? Ultraskaņas pielietojums inženierzinātnēs un medicīnā

Kas ir ultraskaņa? Ultraskaņas pielietojums inženierzinātnēs un medicīnā

21. gadsimts - radioelektronikas vecums, atoms, uzvaratelpa un ultraskaņa. Zinātne ultraskaņas ir salīdzinoši jauna šodien. 19. gs. Beigās savu pirmo pētījumu veica krievu fiziologs PN Lebedevs. Pēc tam daudzi izcilie zinātnieki sāka pētīt ultraskaņu.

Kas ir ultraskaņa?

Ultraskaņa ir pavairošanas vilnisvibrācijas kustība, ko rada vides daļiņas. Tam ir savas īpašības, kas atšķiras no skaņas skaļuma. Ultraskaņas diapazonā ir samērā viegli iegūt virziena starojumu. Turklāt tas ir labi orientēts, kā rezultātā palielinās svārstību intensitāte. Par pavairošanu cietās vielās, šķidrumos un gāzēs, ultraskaņas rada interesantu parādību, kas ir atrodami praktiski pieteikumus daudzās jomās tehnoloģiju un zinātni. Tā ir ultraskaņa, kuras loma šodien ir ļoti liela dažādās dzīves jomās.

Ultraskaņas loma zinātnē un praksē

ultraskaņas pielietošana

Ultraskaņas pēdējos gados sāka spēlēt zinātnēPētniecība kļūst arvien svarīgāka. Veiksmīgi tika veikti eksperimentālie un teorētiskie pētījumi akustisko strāvu un ultraskaņas kavitācijas jomā, kas ļāva zinātniekiem izstrādāt tehnoloģiskos procesus, kas rodas, pakļaujoties ultraskaņai šķidrā fāzē. Tā ir spēcīga metode dažādu parādību pētīšanai tādā zināšanu jomā kā fizika. Ultraskaņu izmanto, piemēram, pusvadītāju un cieto ķermeņa fizikā. Šodien tiek veidota atsevišķa ķīmijas filiāle, ko sauc par "ultraskaņas ķīmiju". Tās pielietojums ļauj mums paātrināt daudzus ķīmiskās tehnoloģijas procesus. Radusies arī molekulārā akustika, jauna akustikas sadaļa, kurā tiek pētīta molekulārā mijiedarbība ar skaņas viļņu vielu. Tika parādīti jauni ultraskaņas pielietošanas apgabali: hologrāfija, introskopija, acoustoelectronics, ultraskaņas fāzēmija, kvantu akustika.

Papildus eksperimentālajam un teorētiskajam darbamšajā jomā šodien ir bijusi daudz praktisku. Ir izstrādātas speciālās un universālās ultraskaņas iekārtas, iekārtas ar paaugstinātu statisko spiedienu utt. Ražošanas līnijās iekļautās ultraskaņas automātiskās ierīces, kas ļauj ievērojami palielināt darba ražīgumu.

Vairāk par ultraskaņu

Let's talk sīkāk par to, kas ir ultraskaņa. Mēs jau teicām, ka tie ir elastīgi viļņi un svārstības. Ultraskaņas frekvence ir lielāka par 15-20 kHz. Mūsu dzirdes subjektīvās īpašības nosaka zemāko ultraskaņas frekvences robežu, kas to atdala no skaņas skaļuma frekvences. Tādēļ šī robeža ir nosacīta, un katrs no mums atšķirīgi nosaka, kas ir ultraskaņa. Augšējā robeža ir apzīmēta ar elastīgiem viļņiem, to fizisko būtību. Viņi izplatās tikai materiālā vidē, tas ir, viļņu garumam jābūt ievērojami lielākam par vidējo brīvo ceļu molekulām, kas pastāv gāzē vai starpatomisko attālumu cietās vielās un šķidrumos. Parastā spiedienā gāzēs, frekvenču augšējā robeža UZ-109 Hz un cietās vielas un šķidrumi - 1012-1013 Hz.

Ultraskaņas avoti

Ultraskaņa dabā ir atrodama arī kā sastāvdaļadaudz dabiskā trokšņa (ūdenskritums, vējš, lietus, sērfā velmēto oļi, kā arī pievienotās pērkona negaisa skaņas uc) un kā neatņemama dzīvnieku pasaules daļa. Viņi izmanto dažus dzīvnieku veidus, lai orientētos telpā, atklājot šķēršļus. Ir arī zināms, ka dabiskajā ultraskaņā izmanto delfīnus (galvenokārt frekvences no 80 līdz 100 kHz). Ļoti liels šajā gadījumā var būt izstarotā atrašanās vietas signālu jauda. Ir zināms, ka delfīni spēj atklāt zivju smailes, kas atrodas viena kilometra attālumā no tiem.

kas ir ultraskaņa

Ultraskaņas radiatori (avoti) ir sadalīti 2lielas grupas. Pirmais - ģenerators, kurā svārstības ir satraukti, jo klātbūtni šo šķēršļu, uzstādīti ceļā uz pastāvīgu plūsmu - gāzes vai šķidrumu strūklu. Otrajā grupā, ko var apvienot avotus ultraskaņu, - elektroakustiskām devēji, kas pārveido iepriekš noteiktu strāvas vai sprieguma svārstību mehāniskajā svārstību apņēmusies ciets ķermenis izstaro akustiskos viļņus vidē.

Ultraskaņas uztvērēji

Vidējā un zemā frekvence - uztvērējiultraskaņas visbiežāk parādās pjezoelektriskie elektroakustiskie devēji. Tie var reproducēt saņemtā skaņas signāla formu, kas attēlota kā skaņas spiediena laika atkarība. Ierīces var būt gan platjoslas, gan rezonējošas, atkarībā no apstākļiem, kādiem tās ir paredzētas. Siltuma uztvērēji tiek izmantoti, lai iegūtu skaņas lauka raksturlielumus laika gaitā. Tie ir termistori vai termopāri, kas pārklāti ar skaņu absorbējošu materiālu. Skaņas spiedienu un intensitāti var arī novērtēt ar optiskām metodēm, piemēram, ultraskaņas gaismas difrakciju.

Kur izmanto ultraskaņu?

Ir daudzas tās piemērošanas jomas, arTas izmanto dažādas ultraskaņas funkcijas. Šīs sfēras var sadalīt nosacīti trīs virzienos. Pirmais no tiem ir saistīts ar dažāda veida ultraskaņas viļņu iegūšanu. Otrais virziens ir tā aktīvā ietekme uz vielu. Un trešais ir saistīts ar signālu pārraidi un apstrādi. Katrā konkrētā gadījumā izmanto noteiktu frekvenču diapazonu ASV. Mēs runāsim tikai par dažām no daudzajām jomām, kurās tā ir atradusi savu pieteikumu.

Tīrīšana ar ultraskaņu

fizikas ultraskaņa

Šādas tīrīšanas kvalitāti nevar salīdzināt ar citiemceļi. Kad skalošanas objektus, piemēram, uz virsmas tā tiek saglabāta, līdz 80% no piesārņotājiem, apmēram 55% - ja vibrācijas tīrīšana, aptuveni 20% - ar manuālo un ar ultraskaņu ir ne vairāk kā 0,5% piemaisījumu. Daļiņas, kurām ir sarežģīta forma, var labi attīrīt tikai ar ultraskaņu. Svarīga priekšrocība ir tā augstā produktivitāte, kā arī zemas darbaspēka izmaksas. Turklāt, tas ir iespējams aizstāt dārgi un viegli uzliesmojoši organiskos šķīdinātājus lēti un droši ūdens šķīdumi piemērot šķidro freonu un citi.

ultraskaņas frekvence

Nopietna problēma ir gaisa piesārņojums ar kvēpu,dūmus, putekļus, metāla oksīdus utt. Jūs varat izmantot ultraskaņas metodi gaisa un gāzes tīrīšanai gāzes plūsmā neatkarīgi no vides mitruma un temperatūras. Ja ultraskaņas radiators tiek ievietots putekļu kamerā, tās darbības efektivitāte palielinās simtiem reižu. Kāda ir šādas tīrīšanas būtība? Putekļu dezintegrētāji, kas strādā gaisā, spēcīgāk un biežāk skar viens otru ultraskaņas vibrāciju ietekmē. Šajā gadījumā to lielums palielinās tāpēc, ka viņi apvienojas. Koagulācija ir daļiņu kropļošanas process. Īpašie filtri uzņem svarīgākās un paplašinātās kopas.

Kļūdu un smagas materiālu mehāniskā apstrāde

Ja ievadāt starp sagatavi uninstrumenta darba virsma, izmantojot ultraskaņu, abrazīvu materiālu, tad, kad emitētājs darbojas, abrazīvās daļiņas darbosies uz šīs daļas virsmas. Tajā pašā laikā materiāls tiek iznīcināts un noņemts, to apstrādā, ievērojot daudzus vērstus mikroelektroniskos efektus. Apstrādes kinemātika sastāv no galvenā kustības - griešanas, tas ir, no instrumenta veiktajām gareniskajām vibrācijām un palīgdzinēju - no barošanas kustībām, ko aparāts veic.

Ultraskaņa var veikt dažādus darbus. Abrazīviem graudiem enerģijas avots ir gareniskās svārstības. Viņi arī iznīcina apstrādāto materiālu. Barības kustība (palīgierīce) var būt apaļa, šķērsām un gareniska. Apstrāde ar ultraskaņu ir lielāka precizitāte. Atkarībā no abrazīvās detaļas ir 50 līdz 1 mikronu. Izmantojot dažādu formu instrumentus, varat veidot ne tikai caurumus, bet arī sarežģītus griezumus, izliektas asis, gravēt, sasmalcināt, izgatavot matricas un pat urbt dimantu. Izmanto kā abrazīvus materiālus - korundu, dimantu, kvarca smiltis, krama.

Ultraskaņa radio elektronikā

Inženierijas ultraskaņa bieži tiek izmantota šajā jomāradioelektronika. Šajā zonā bieži nepieciešams aizkavēt elektrisko signālu attiecībā uz kādu citu. Zinātnieki ir atraduši veiksmīgu risinājumu, kas liek domāt par ultraskaņas kavēšanās līniju izmantošanu (saīsināti - LZ). To iedarbība balstās uz faktu, ka elektriskie impulsi tiek pārveidoti par ultraskaņas mehāniskām vibrācijām. Kā tas notiek? Fakts ir tāds, ka ultraskaņas ātrums ir daudz mazāks nekā tas, ko izstrādā elektromagnētiskās svārstības. Sprieguma impulss pēc reversās pārejas uz elektriskām mehāniskām svārstībām tiks aizkavēts pie izejas līnijas attiecībā pret ieejas impulsu.

Pjezoelektriskie un magnetostriktīviepārveidotāji tiek izmantoti, lai pārveidotu elektriskās svārstības mehāniskām un atpakaļ. LZ, attiecīgi, tiek sadalīti pjezoelektriskos un magnetostriktīvos.

Ultraskaņas medicīnā

Tiek izmantoti dažādi ultraskaņas veidiietekme uz dzīviem organismiem. Medicīnas praksē tā izmantošana tagad ir ļoti populāra. Tas pamatojas uz ietekmi, kas rodas bioloģiskajos audos, kad ultraskaņa iziet caur tām. Viļņi izraisa vibrācijas daļiņu vidē, kas rada sava veida mikroskābā audu. Ultraskaņas absorbcija noved pie to lokālās apkures. Tajā pašā laikā bioloģiskajos barotnēs notiek daži fizikāli ķīmiskie pārveidojumi. Šīs parādības, ja mērena skaņas intensitāte neatgriezeniski sabojājas, nerada. Tie uzlabo vielmaiņu un tādējādi veicina tā ietekmētā organisma dzīvību. Šādas parādības tiek izmantotas ultraskaņas terapijā.

Ultraskaņas operācija

ultraskaņas avoti

Kavitācija un liela apkureintensitāte rada audu iznīcināšanu. Šo efektu šodien lieto ķirurģijā. Fokālais ultraskaņa tiek izmantota ķirurģiskām operācijām, kas ļauj lokāli iznīcināt dziļākās struktūras (piemēram, smadzenes), nesabojājot apkārtējos. Operācijā izmanto arī ultraskaņas instrumentus, kuros darba galam ir zāģa forma, skalpelis, adata. Viņiem uzliktie svārstības piešķir šīm ierīcēm jaunas īpašības. Nepieciešamās pūles ir ievērojami samazinātas, līdz ar to operācijas traumas samazinās. Turklāt ir anestēzijas līdzeklis un hemostīts. Tukša instrumenta efekts ar ultraskaņas izmantošanu tiek izmantots, lai iznīcinātu noteiktu veidu neoplasmu parādīšanos organismā.

Ietekme uz bioloģiskajiem audiem tiek veikta, lai iznīcinātu mikroorganismus, un to izmanto zāļu un medicīnas instrumentu sterilizācijā.

Iekšējo orgānu izpēte

ultraskaņa dabā

Būtībā tas ir par vēdera izpētidobums Šajā nolūkā tiek izmantots īpašs aparāts. Ultraskaņu var izmantot, lai atrastu un atpazītu dažādas audu un anatomisko struktūru novirzes. Parasti šis uzdevums ir šāds: pastāv aizdomas par ļaundabīgu izglītību, un to nepieciešams atšķirt no labdabīgas vai infekcijas formas.

Ultraskaņa ir noderīga aknu un aknu pētījumoscitu problēmu risināšana, tai skaitā obstrukcijas un žults vadu slimību noteikšana, kā arī žultspūšļa izmeklēšana, lai noteiktu akmeņu klātbūtni un citas patoloģijas tajā. Turklāt var izmantot pētījumu par cirozi un citām izkliedētām labdabīgām aknu slimībām.

Ginekoloģijas jomā, galvenokārt Inolnīcu un dzemdes analīze, ultraskaņas izmantošana jau ilgu laiku ir galvenais virziens, kādā tā tiek veikta īpaši veiksmīgi. Bieži vien ir nepieciešama arī labdabīgu un ļaundabīgu formējumu diferenciācija, kas parasti prasa vislabāko kontrastu un telpisko izšķirtspēju. Šādi secinājumi var būt noderīgi, pētot daudzus citus iekšējos orgānus.

Ultraskaņas pielietošana stomatoloģijā

aparāta ultraskaņa

Ultraskaņa arī atrada tās lietojumuzobārstniecība, kur to izmanto, lai noņemtu zobakmens. Tas ļauj ātri, bezdzemdes un nesāpīgi noņemt plāksni un akmeni. Šajā gadījumā mutes gļotādā nav ievainoti, un dobuma "kabatas" ir dezinficētas. Sāpju vietā pacients sajūt siltumu.

</ p>>
Lasīt vairāk: