Inson eshitish apparati idrok eta oladigan 16 dan 18 000 Gts gacha bo'lgan chastotalar odatda tovush chastotalari deb ataladi, masalan, chivinning chiyillashi »10 kHz. Ammo havo, dengizlar va erning tubi bu diapazondan pastda va yuqorida joylashgan tovushlar - infra va ultratovush bilan to'ldirilgan. Tabiatda ultratovush ko'plab tabiiy shovqinlarning tarkibiy qismi sifatida topiladi: shamol shovqinida, sharsharalarda, yomg'irda, dengiz toshlari va momaqaldiroqlarda. Mushuklar va itlar kabi ko'plab sutemizuvchilar 100 kHz gacha bo'lgan chastotali ultratovushni idrok etish qobiliyatiga ega va yarasalar, tungi hasharotlar va dengiz hayvonlarining joylashish qobiliyatlari hammaga yaxshi ma'lum. Eshitilmaydigan tovushlarning mavjudligi 19-asr oxirida akustikaning rivojlanishi bilan kashf etilgan. Shu bilan birga, ultratovushning birinchi tadqiqotlari boshlandi, ammo uni qo'llash asoslari faqat 20-asrning birinchi uchdan birida qo'yildi.
Ultrasonik diapazonning pastki chegarasi 18 kHz chastotali elastik tebranishlar deb ataladi. Ultratovushning yuqori chegarasi elastik to'lqinlarning tabiati bilan belgilanadi, ular faqat to'lqin uzunligi molekulalarning erkin yo'lidan (gazlarda) yoki atomlararo masofalardan (suyuqliklar va gazlarda) sezilarli darajada kattaroq bo'lishi sharti bilan tarqalishi mumkin. Gazlarda yuqori chegara »106 kHz, suyuq va qattiq moddalarda »1010 kHz. Qoida tariqasida, 106 kHz gacha bo'lgan chastotalar ultratovush deb ataladi. Yuqori chastotalar odatda gipertovush deb ataladi.
Ultrasonik to'lqinlar o'z tabiatiga ko'ra eshitiladigan diapazondagi to'lqinlardan farq qilmaydi va bir xil fizik qonunlarga bo'ysunadi. Ammo ultratovushning o'ziga xos xususiyatlari bor, bu uning fan va texnologiyada keng qo'llanilishini aniqladi. Mana asosiylari:
- Qisqa to'lqin uzunligi. Eng past ultratovush diapazoni uchun ko'pgina ommaviy axborot vositalarida to'lqin uzunligi bir necha santimetrdan oshmaydi. Qisqa to'lqin uzunligi ultratovush to'lqinlarining tarqalishining nurlanish xususiyatini belgilaydi. Emitent yaqinida ultratovush emitterning o'lchamiga o'xshash o'lchamdagi nurlar shaklida tarqaladi. Muhitda bir hil bo'lmagan holatlarga duch kelganida, ultratovush nurlari yorug'lik nuri kabi harakat qiladi, aks ettirish, sinish va tarqalishni boshdan kechiradi, bu esa optik shaffof bo'lmagan muhitda sof optik effektlar (fokuslash, diffraktsiya va boshqalar) yordamida tovush tasvirlarini yaratishga imkon beradi.
- Qisqa tebranish davri, bu ultratovushni impulslar shaklida chiqarish va muhitda tarqaladigan signallarni aniq vaqt tanlash imkonini beradi.
- Past amplituda tebranish energiyasining yuqori qiymatlarini olish imkoniyati, chunki tebranish energiyasi chastota kvadratiga proportsionaldir. Bu katta o'lchamli uskunalarni talab qilmasdan, yuqori energiya darajasiga ega ultratovush nurlari va maydonlarni yaratishga imkon beradi.
- Ultrasonik maydonda sezilarli akustik oqimlar rivojlanadi. Shuning uchun ultratovushning atrof-muhitga ta'siri o'ziga xos ta'sirlarni keltirib chiqaradi: fizik, kimyoviy, biologik va tibbiy. Kavitatsiya, sonik kapillyar effekt, dispersiya, emulsifikatsiya, gazsizlantirish, dezinfeksiya, mahalliy isitish va boshqalar.
- Ultratovush eshitilmaydi va operatsion xodimlar uchun noqulaylik tug'dirmaydi.
Ultratovush tarixi. Ultratovushni kim kashf etgan?
Akustikaga e'tibor etakchi kuchlar - Angliya va Frantsiya flotlarining ehtiyojlari bilan bog'liq edi, chunki akustik - suvda uzoqqa borishi mumkin bo'lgan yagona signal turi. 1826 yilda Fransuz olimi Kolladon suvdagi tovush tezligini aniqladi. Kolladon tajribasi zamonaviy gidroakustikaning tug'ilishi hisoblanadi. Jeneva ko'lidagi suv osti qo'ng'irog'i bir vaqtning o'zida poroxning alangalanishi bilan urilgan. Poroxning chaqnashini Kolladon 10 milya masofada kuzatgan. Shuningdek, u suv ostidagi eshitish trubkasi yordamida qo'ng'iroq ovozini eshitdi. Ushbu ikki hodisa orasidagi vaqt oralig'ini o'lchab, Kolladon tovush tezligini 1435 m / sek deb hisobladi. Zamonaviy hisob-kitoblar bilan farq faqat 3 m / sek.
1838 yilda AQShda telegraf kabelini yotqizish uchun dengiz tubining profilini aniqlash uchun birinchi marta tovush ishlatilgan. Tovushning manbai, Kolladon tajribasida bo'lgani kabi, suv ostida jiringlayotgan qo'ng'iroq va qabul qiluvchi kemaning yon tomoniga tushirilgan katta eshitish naychalari edi. Tajriba natijalari xafa bo'ldi. Qo'ng'iroq ovozi (haqiqatan ham, suvdagi porox patronlarining portlashi kabi) dengizning boshqa tovushlari orasida deyarli eshitilmaydigan juda zaif aks-sado berdi. Yo'naltirilgan tovush nurlarini yaratishga imkon beradigan yuqori chastotalar mintaqasiga borish kerak edi.
Birinchi ultratovush generatori 1883 yilda ingliz tomonidan yaratilgan Frensis Galton. Ultratovush pichog'iga puflaganingizda pichoqning chetidagi hushtak kabi yaratilgan. Galtonning hushtakidagi bunday uchi rolini o'tkir qirralari bo'lgan silindr o'ynadi. Havo yoki boshqa gaz bosim ostida silindrning chetiga teng bo'lgan halqali nozul orqali chetga oqib chiqdi va yuqori chastotali tebranishlar sodir bo'ldi. Vodorod bilan hushtak chalish orqali 170 kHz gacha bo'lgan tebranishlarni olish mumkin edi.
1880 yilda Per va Jak Kyuri ultratovush texnologiyasi uchun hal qiluvchi ahamiyatga ega bo'lgan kashfiyot qildi. Aka-uka Kyurilar kvars kristallariga bosim o‘tkazilganda kristallga qo‘llaniladigan kuchga to‘g‘ridan-to‘g‘ri proportsional bo‘lgan elektr zaryadi hosil bo‘lishini payqashdi. Bu hodisa yunoncha "bosmoq" degan so'zdan "piezoelektrik" deb ataldi. Ular, shuningdek, kristalga tez o'zgaruvchan elektr potentsial qo'llanilganda, uning tebranishini keltirib chiqaradigan teskari piezoelektrik effektni ko'rsatdilar. Bundan buyon texnik jihatdan kichik o'lchamli ultratovush emitentlari va qabul qiluvchilarni ishlab chiqarish mumkin.
Titanikning aysberg bilan to'qnashuvi natijasida nobud bo'lishi va yangi qurollar - suv osti kemalariga qarshi kurashish zarurati ultratovushli gidroakustikaning jadal rivojlanishini talab qildi. 1914 yilda frantsuz fizigi Pol Langevin iste'dodli rus emigrant olimi Konstantin Vasilevich Shilovskiy bilan birgalikda ular birinchi marta ultratovushli emitent va gidrofondan iborat sonarni - piezoelektrik effektga asoslangan ultratovush tebranishlarini qabul qiluvchini yaratdilar. Sonar Langevin - Shilovskiy, birinchi ultratovush qurilmasi edi, amaliyotda qo'llaniladi. Shu bilan birga, rus olimi S.Ya.Sokolov sanoatda ultratovushli nuqsonlarni aniqlash asoslarini ishlab chiqdi. 1937 yilda nemis psixiatri Karl Dussik o'zining ukasi Fridrix fizik bilan birgalikda miya shishlarini aniqlash uchun birinchi marta ultratovush tekshiruvidan foydalangan, ammo ular olingan natijalar ishonchsiz bo'lib chiqdi. Tibbiy amaliyotda ultratovush tekshiruvi birinchi marta XX asrning 50-yillarida AQShda qo'llanila boshlandi.
Ultratovushni qabul qilish.
Ultratovush emitentlarini ikkita katta guruhga bo'lish mumkin:
1) Tebranishlar gaz yoki suyuqlik oqimining yo'lidagi to'siqlar yoki gaz yoki suyuqlik oqimining uzilishi bilan qo'zg'atiladi. Ular cheklangan darajada, asosan, gazli muhitda kuchli ultratovush olish uchun ishlatiladi.
2) Tebranishlar oqim yoki kuchlanishning mexanik tebranishlariga aylanishi bilan qo'zg'atiladi. Ko'pgina ultratovush qurilmalari ushbu guruhning emitentlaridan foydalanadi: piezoelektrik va magnitostriktiv transduserlar.
Kuchli ultratovush nurini ishlab chiqarish uchun piezoelektrik effektga asoslangan transduserlarga qo'shimcha ravishda magnitostriktiv transduserlar qo'llaniladi. Magnetostriktsiya - bu jismlarning magnit holati o'zgarganda ularning hajmining o'zgarishi. Supero'tkazuvchi o'rashga joylashtirilgan magnitostriktiv materialning yadrosi o'rash orqali o'tadigan oqim signalining shakliga muvofiq uzunligini o'zgartiradi. 1842 yilda Jeyms Joul tomonidan kashf etilgan bu hodisa ferromagnitlar va ferritlarga xosdir. Eng ko'p ishlatiladigan magnitostriktiv materiallar nikel, kobalt, temir va alyuminiy asosidagi qotishmalardir. Ultrasonik nurlanishning eng yuqori intensivligiga kuchli ultratovushli emitentlarda ishlatiladigan permendur qotishmasi (49% Co, 2% V, qolgan Fe) erishish mumkin. Xususan, kompaniyamiz tomonidan ishlab chiqarilganlar.
Ultratovushni qo'llash.
Ultratovushning turli xil qo'llanilishini uchta sohaga bo'lish mumkin:
- modda haqida ma'lumot olish
- moddaga ta'siri
- signalni qayta ishlash va uzatish
Akustik to'lqinlarning tarqalish va susayishi tezligining materiya xususiyatlariga va ularda sodir bo'ladigan jarayonlarga bog'liqligi quyidagi tadqiqotlarda qo'llaniladi:
- gazlar, suyuqliklar va polimerlardagi molekulyar jarayonlarni o'rganish
- kristallar va boshqa qattiq jismlarning tuzilishini o'rganish
- kimyoviy reaksiyalar, fazaviy o'tishlar, polimerizatsiya va boshqalarni nazorat qilish.
- eritma konsentratsiyasini aniqlash
- materiallarning mustahkamlik xususiyatlarini va tarkibini aniqlash
- aralashmalar mavjudligini aniqlash
- suyuqlik va gazning oqim tezligini aniqlash
Qattiq jismlarda tovush tezligini o'lchash konstruktiv materiallarning elastiklik va mustahkamlik xususiyatlarini aniqlash imkonini beradi. Quvvatni aniqlashning bu bilvosita usuli uning soddaligi va real sharoitlarda foydalanish imkoniyati tufayli qulaydir.
Ultrasonik gaz analizatorlari xavfli aralashmalarning to'planishini nazorat qiladi. Ultrasonik tezlikning haroratga bog'liqligi gazlar va suyuqliklarning kontaktsiz termometriyasi uchun ishlatiladi.
Doppler effektida ishlaydigan ultratovushli oqim o'lchagichlar harakatlanuvchi suyuqliklar va gazlardagi, shu jumladan bir hil bo'lmagan (emulsiyalar, suspenziyalar, pulpalar)dagi tovush tezligini o'lchashga asoslangan. Shunga o'xshash uskunalar klinik tadqiqotlarda qonning tezligi va oqim tezligini aniqlash uchun ishlatiladi.
O'lchov usullarining katta guruhi ultratovush to'lqinlarining ommaviy axborot vositalari orasidagi chegaralarda aks etishi va tarqalishiga asoslangan. Ushbu usullar atrof-muhitdagi begona jismlarning joylashishini aniq aniqlash imkonini beradi va quyidagi sohalarda qo'llaniladi:
- sonar
- buzilmaydigan sinov va nuqsonlarni aniqlash
- tibbiy diagnostika
- yopiq idishlardagi suyuqlik va qattiq moddalar darajasini aniqlash
- mahsulot o'lchamlarini aniqlash
- tovush maydonlarining vizualizatsiyasi - ovozli ko'rish va akustik golografiya
Ko'zgu, sinishi va ultratovushni fokuslash qobiliyati ultratovushli nuqsonlarni aniqlashda, ultratovushli akustik mikroskoplarda, tibbiy diagnostikada va moddaning makro-bir hil bo'lmaganligini o'rganishda qo'llaniladi. Bir hil bo'lmaganlarning mavjudligi va ularning koordinatalari aks ettirilgan signallar yoki soyaning tuzilishi bilan belgilanadi.
Rezonansli tebranish tizimining parametrlarining uni yuklaydigan muhitning xususiyatlariga (empedans) bog'liqligiga asoslangan o'lchash usullari suyuqliklarning yopishqoqligi va zichligini doimiy ravishda o'lchash va faqat kirish mumkin bo'lgan qismlarning qalinligini o'lchash uchun ishlatiladi. bir tomondan. Xuddi shu printsip ultratovushli qattiqlik o'lchagichlari, daraja o'lchagichlari va darajali kalitlarga asoslanadi. Ultrasonik sinov usullarining afzalliklari: qisqa o'lchash vaqti, portlovchi, agressiv va toksik muhitlarni nazorat qilish qobiliyati, asbobning boshqariladigan muhit va jarayonlarga ta'siri yo'q.
Ultratovushning moddaga ta'siri.
Ultratovushning moddaga ta'siri, undagi qaytarilmas o'zgarishlarga olib keladi, sanoatda keng qo'llaniladi. Shu bilan birga, ultratovushning ta'sir mexanizmlari turli muhitlar uchun farq qiladi. Gazlarda asosiy ish omili akustik oqimlar bo'lib, ular issiqlik va massa uzatish jarayonlarini tezlashtiradi. Bundan tashqari, ultratovushli aralashtirish samaradorligi an'anaviy gidrodinamik aralashtirishdan sezilarli darajada yuqori, chunki chegara qatlami kichikroq qalinlikka ega va buning natijasida kattaroq harorat yoki kontsentratsiya gradienti mavjud. Ushbu effekt quyidagi jarayonlarda qo'llaniladi:
- ultratovushli quritish
- ultratovush maydonida yonish
- aerozol koagulyatsiyasi
Suyuqliklarni ultratovush bilan qayta ishlashda asosiy operatsion omil hisoblanadi kavitatsiya . Quyidagi texnologik jarayonlar kavitatsiya effektiga asoslanadi:
- ultratovushli tozalash
- metalllashtirish va lehimlash
- tovush-kapillyar effekt - suyuqliklarning eng kichik teshiklari va yoriqlariga kirib borishi. Bu gözenekli materiallarni singdirish uchun ishlatiladi va suyuqlikdagi qattiq moddalarni har qanday ultratovush bilan qayta ishlash jarayonida paydo bo'ladi.
- kristallanish
- elektrokimyoviy jarayonlarning kuchayishi
- aerozollarni olish
- mikroorganizmlarni yo'q qilish va asboblarni ultratovush sterilizatsiyasi
Akustik oqimlar- ultratovushning materiyaga ta'sirining asosiy mexanizmlaridan biri. U ultratovush energiyasini moddada va chegara qatlamida yutilishidan kelib chiqadi. Akustik oqimlar gidrodinamik oqimlardan chegara qatlamining kichik qalinligi va tebranish chastotasining ortishi bilan uning yupqalash imkoniyati bilan farqlanadi. Bu harorat yoki kontsentratsiya chegara qatlamining qalinligining pasayishiga va issiqlik yoki massa uzatish tezligini aniqlaydigan harorat yoki kontsentratsiya gradientlarining oshishiga olib keladi. Bu yonish, quritish, aralashtirish, distillash, diffuziya, ekstraktsiya, emdirish, sorbsiya, kristallanish, eritish, suyuqliklar va eritmalarni gazsizlantirish jarayonlarini tezlashtirishga yordam beradi. Yuqori energiyali oqimda akustik to'lqinning ta'siri oqimning o'zi energiyasi hisobiga, uning turbulentligini o'zgartirish orqali amalga oshiriladi. Bunday holda, akustik energiya oqim energiyasining faqat bir foizini tashkil qilishi mumkin.
Yuqori intensivlikdagi tovush to'lqini suyuqlikdan o'tganda, deb ataladigan narsa akustik kavitatsiya . Kuchli tovush to'lqinida, kamdan-kam uchraydigan yarim davrlarda kavitatsiya pufakchalari paydo bo'ladi, ular yuqori bosimli hududga o'tishda keskin qulab tushadi. Kavitatsiya hududida mikroshok to'lqinlari va mikro oqimlar shaklida kuchli gidrodinamik buzilishlar paydo bo'ladi. Bundan tashqari, pufakchalarning qulashi moddaning kuchli mahalliy isishi va gazning chiqishi bilan birga keladi. Bunday ta'sir hatto po'lat va kvarts kabi bardoshli moddalarni ham yo'q qilishga olib keladi. Bu ta'sir qattiq moddalarni tarqatish, aralashmaydigan suyuqliklarning nozik emulsiyalarini ishlab chiqarish, kimyoviy reaktsiyalarni qo'zg'atish va tezlashtirish, mikroorganizmlarni yo'q qilish, hayvon va o'simlik hujayralaridan fermentlarni ajratish uchun ishlatiladi. Kavitatsiya ultratovush ta'sirida suyuqlikning zaif porlashi kabi ta'sirlarni ham aniqlaydi - sonoluminesans , va suyuqlikning kapillyarlarga g'ayritabiiy darajada chuqur kirib borishi - sonokapillyar ta'sir .
Kaltsiy karbonat kristallarining kavitatsion dispersiyasi (shkalasi) akustik shkalaga qarshi qurilmalarning asosidir. Ultratovush ta'sirida suvdagi zarralar bo'linadi, ularning o'rtacha o'lchamlari 10 dan 1 mikrongacha kamayadi, ularning soni va zarrachalarning umumiy yuzasi ortadi. Bu issiqlik almashinuvi yuzasidan to'g'ridan-to'g'ri suyuqlikka shkala hosil bo'lish jarayonini o'tkazishga olib keladi. Ultratovush shuningdek, hosil bo'lgan shkala qatlamiga ta'sir qiladi, unda issiqlik almashinuvi yuzasidan shkala bo'laklarini sindirishga yordam beradigan mikro yoriqlar hosil qiladi.
Ultrasonik tozalash moslamalarida kavitatsiya va u ishlab chiqaradigan mikrooqimlar yordamida sirtga qattiq bog'langan ifloslantiruvchi moddalar, masalan, shkala, shkala, burmalar va yumshoq ifloslantiruvchi moddalar, masalan, yog'li plyonkalar, axloqsizlik va boshqalar chiqariladi. Xuddi shu ta'sir elektrolitik jarayonlarni kuchaytirish uchun ishlatiladi.
Ultratovush ta'sirida bunday qiziq ta'sir akustik koagulyatsiya kabi paydo bo'ladi, ya'ni. suyuqlik va gazdagi muallaq zarrachalarning yaqinlashishi va kattalashishi. Ushbu hodisaning jismoniy mexanizmi hali to'liq aniq emas. Akustik koagulyatsiya ultratovush uchun past chastotalarda, 20 kHz gacha bo'lgan sanoat changlari, bug'lari va tumanlarini cho'ktirish uchun ishlatiladi. Cherkov qo'ng'iroqlarining foydali ta'siri shu ta'sirga asoslangan bo'lishi mumkin.
Ultratovush yordamida qattiq moddalarni mexanik qayta ishlash quyidagi ta'sirlarga asoslanadi:
- ulardan birining ultratovush tebranishlari paytida yuzalar orasidagi ishqalanishni kamaytirish
- ultratovush ta'sirida rentabellikning pasayishi yoki plastik deformatsiya
- ultratovush chastotali asbob ta'sirida metallardagi qoldiq stresslarni kuchaytirish va kamaytirish
- Statik siqish va ultratovush tebranishlarining qo'shma ta'siri ultratovushli payvandlashda qo'llaniladi
Ultratovush yordamida ishlov berishning to'rt turi mavjud:
- qattiq va mo'rt materiallardan tayyorlangan qismlarga o'lchovli ishlov berish
- kesish asbobida ultratovushli dastur bilan kesish qiyin bo'lgan materiallarni kesish
- ultratovushli vannada kirni tozalash
- silliqlash g'ildiragini ultratovush bilan tozalash bilan viskoz materiallarni silliqlash
Ultratovushning biologik ob'ektlarga ta'siri ultratovush terapiyasi va jarrohlikda keng qo'llaniladigan tana to'qimalarida turli xil ta'sir va reaktsiyalarni keltirib chiqaradi. Ultratovush - bu muvozanatni o'rnatishni tezlashtiradigan katalizator, fiziologik nuqtai nazardan, tananing holati, ya'ni. sog'lom holat. Ultratovush sog'lomlarga qaraganda kasal to'qimalarga ko'proq ta'sir qiladi. Nafas olish uchun dorilarni ultratovushli püskürtme ham qo'llaniladi. Ultratovush jarrohligi quyidagi ta'sirlarga asoslanadi: fokuslangan ultratovush yordamida to'qimalarni yo'q qilish va ultratovush tebranishlarini kesish jarrohlik asbobiga qo'llash.
Ultrasonik qurilmalar elektron signallarni o'zgartirish va analogli qayta ishlash, optika va optoelektronikada yorug'lik signallarini boshqarish uchun ishlatiladi. Kechikish liniyalarida past tezlikda ultratovush ishlatiladi. Optik signallarni boshqarish ultratovush yordamida yorug'likning diffraktsiyasiga asoslangan. Bragg diffraktsiyasi deb ataladigan bunday diffraktsiya turlaridan biri ultratovushning to'lqin uzunligiga bog'liq bo'lib, bu yorug'lik nurlanishining keng spektridan tor chastotalar oralig'ini ajratish imkonini beradi, ya'ni. filtr nuri.
Ultratovush - bu juda qiziq narsa va uning amaliy qo'llanilishining ko'pchiligi hali ham insoniyatga noma'lum deb taxmin qilish mumkin. Biz ultratovushni yaxshi ko'ramiz va bilamiz va uni qo'llash bilan bog'liq har qanday g'oyalarni muhokama qilishdan xursand bo'lamiz.
Qaerda ultratovush ishlatiladi - xulosa jadvali
Kompaniyamiz "Koltso-Energo" MChJ "Acoustic-T" akustik miqyosga qarshi qurilmalarni ishlab chiqarish va o'rnatish bilan shug'ullanadi. Kompaniyamiz tomonidan ishlab chiqarilgan qurilmalar ultratovush signalining juda yuqori darajasi bilan ajralib turadi, bu ularga suvni tozalashsiz qozonlarda va artezian suvli bug 'suv qozonlarida ishlash imkonini beradi. Ammo o'lchovni oldini olish ultratovushning juda kichik qismidir. Ushbu ajoyib tabiiy vosita juda katta imkoniyatlarga ega va biz ular haqida sizga aytib bermoqchimiz. Kompaniyamiz xodimlari ko'p yillar davomida akustika bilan shug'ullanadigan Rossiyaning etakchi korxonalarida ishlagan. Biz ultratovush haqida ko'p narsani bilamiz. Va agar to'satdan sizning texnologiyangizda ultratovushdan foydalanish zarurati tug'ilsa,
Ultratovushni sanoatda qo'llash
Ultrasonik tebranishlar 20 kHz dan yuqori chastotali elastik mexanik tebranishlar bo'lib, ular inson qulog'i tomonidan sezilmaydi. Eng qisqa ultratovush to'lqinlari ko'rinadigan yorug'lik to'lqin uzunliklari tartibida uzunlikka ega. Ultrasonik to'lqinlar, yorug'lik to'lqinlari kabi, to'siqlardan aks etadi, ular diqqatni jamlashi mumkin va hokazo.
Ultrasonik tebranishlar suyuq muhitda tarqalganda, ikkinchisida o'tish tebranishlarining chastotasi bilan o'zgaruvchan siqilish va cho'zilish sodir bo'ladi; cho'zish vaqtida suyuqlikning mahalliy yorilishi sodir bo'ladi va suyuqlik bug'lari va unda erigan gazlar bilan to'ldirilgan bo'shliqlar (pufakchalar) hosil bo'ladi. Siqilish vaqtida pufakchalar qulab tushadi, bu esa kuchli gidravlik zarbalar bilan birga keladi. Ushbu hodisa kavitatsiya deb ataladi. Mahalliy zarba bosimi ko'pincha 980 MPa dan oshadi.
Sanoatda ishlatiladigan ultratovush manbalarini ikki guruhga bo'lish mumkin: mexanik va elektromexanik.
Ultratovushning mexanik manbalaridan dinamik (sirenalar) va statik (hushtak) eng keng tarqalgan. Sirenlar Ularda teshiklari bo'lgan stator va teshilgan diskdan yasalgan rotor mavjud. Sirena korpusiga bug ', gaz yoki siqilgan havo etkazib berilganda, rotor aylanadi, vaqti-vaqti bilan stator teshiklarini yopadi va ochadi, mexanik tebranishlarni hosil qiladi. Sirenlar, masalan, ishlab chiqarish jarayonida sulfat kislota tumanlari va mayda kuyikish uchun keng qo'llaniladi.
Statik ultratovush manbalaridan (generatorlar) eng mashhuri Xartmanning hushtagi, bunda tovush tebranishlari nozuldan silindrsimon rezonatorga tovushdan yuqori tezlikda harakatlanuvchi gaz oqimining zarbasidan kelib chiqadi.
Elektromexanik manbalardan magnitostriktiv va pyezokeramik transduserlar eng ko'p qo'llaniladi.
Asosiy qism magnitostriktiv transduser magnit maydonda o'z o'lchamlarini o'zgartirish qobiliyatiga ega bo'lgan ferromagnit materialdan ishlab chiqarilgan vosita deb ataladigan vositadir. Masalan, magnit maydonga joylashtirilgan nikel tayoqcha qisqaradi, temir-kobalt qotishmasidan (permendur) yasalgan novda esa uzayadi.
Piezoelektrik effekt Buning sababi shundaki, kvarts kabi ma'lum kristallar ma'lum yo'nalishlarda cho'zilgan va siqilganda, ularning yuzasida elektr zaryadlari paydo bo'ladi (to'g'ridan-to'g'ri piezoelektrik effekt).
Agar bunday kvarts plastinkasiga elektr zaryadi qo'llanilsa, u o'z hajmini o'zgartiradi (teskari piezoelektrik effekt). Plastinada o'zgaruvchan elektr maydoni ta'sir qilganda, u qo'llaniladigan kuchlanishning o'zgarishi bilan sinxron ravishda siqiladi yoki kengayadi. To'g'ridan-to'g'ri piezoelektrik effekt ultratovushli tebranish qabul qiluvchilarida qo'llaniladi, bu erda ikkinchisi o'zgaruvchan tokga aylanadi.
Teskari piezoelektrik effekt ultratovushli tebranish emitentlarini ishlab chiqarishda qo'llaniladi, ular elektr tebranishlarini mexanik tebranishlarga, asosan magnitostriktivlarga nisbatan yuqori chastotalarga aylantiradi.
So'nggi yillarda tabiiy kvartsga qaraganda yuqori piezoelektrik ta'sirga ega bo'lgan piezokeramikadan tayyorlangan vibratorlar keng tarqaldi.
Ultratovushning asosiy texnologik qo'llanilishidan biri ko'plab texnologik jarayonlarni faollashtirishdir.
Ultrasonik tebranishlar polimerizatsiya kabi jarayonlarni tezlashtirish uchun ishlatiladi (masalan, sun'iy kauchuk ishlab chiqarishda emulsiyalarni ultratovush bilan davolash).
Ultratovush o'ta to'yingan eritmalardan (tartar kislotasi, alyuminiy ftorid va boshqalar) turli moddalarning kristallanishini sezilarli darajada tezlashtiradi.
Ultratovush, shuningdek, suyuqlikdagi qattiq moddalarning erishini tezlashtirishi mumkin. Masalan, ultratovushdan foydalanganda kimyoviy tolalarni ishlab chiqarish jarayonida viskozaning erishi muddati 7 dan 3 soatgacha qisqartiriladi.
Ultratovush ekstraksiya jarayonlarini tezlashtirishga imkon beradi, masalan, baliq jigaridan baliq yog'ini haroratni sezilarli darajada oshirmasdan olish, bu undagi barcha qimmatli vitaminlarni saqlab qolish imkonini beradi.
Kimyoviy jarayonlarda ultratovush qismlarni (rulmanlar, elektr kontaktlari va boshqalar) va yig'ish birliklarini ifloslanishdan tozalash uchun ishlatiladi.
Ultrasonik tozalash sifati boshqa usullar bilan taqqoslanmaydi. Masalan, qismlarni turli xil organik erituvchilarda tozalashda ularning yuzasida 80% gacha ifloslantiruvchi moddalar qoladi, tebranish bilan tozalash - taxminan 55% va ultratovush bilan tozalashda - 0,5% dan ko'p emas.
Ultrasonik usullar ko'p hollarda qismlarni texnik ifloslantiruvchi moddalardan to'liq tozalashni ta'minlaydi.
Ultrasonik tozalash organik erituvchilar yoki yuvish vositalarining suvli eritmalarida amalga oshiriladi.
So'nggi yillarda ular yanada keng tarqalgan yuvish vositalarining suvli eritmalari yonmaydigan va zaharli tarkibiy qismlarning yo'qligi, arzonligi va ifloslantiruvchi moddalarni tozalanayotgan sirtga qayta yotqizmasdan suspenziyada ushlab turish qobiliyati tufayli. Suvli yuvish eritmalari sifatida ishqorlar va gidroksidi tuzlarning sirt faol moddalar qo'shimchalari bilan eritmalari ishlatiladi. Bunday eritmalarda tozalashda ifloslantiruvchi moddalar bir vaqtning o'zida emulsiyalanadi va sovunlanadi.
Ultrasonik tozalashning davomiyligi axloqsizlik va tozalash eritmalarining tabiatiga bog'liq va 10-15 daqiqadan oshmaydi.
Alyuminiy, zanglamaydigan po'lat va boshqalar kabi ba'zi metallar va qotishmalarni lehimlash, ularning sirtlarida kuchli, olib tashlash qiyin bo'lgan oksid plyonkasi mavjudligi sababli an'anaviy usullardan foydalanish qiyin. Eritilgan lehimga ultratovushli tebranishlarning kiritilishi plyonkaning yo'q qilinishiga olib keladi va lehimlanadigan sirtni namlashni yoki lehim bilan kalaylashni osonlashtiradi, lehim jarayonini osonlashtiradi va tezlashtiradi, lehim birikmalarining sifatini yaxshilaydi. Alyuminiyni lehimlashda ultratovushni kiritish jarayonning mehnat zichligini 20-30% ga kamaytiradi. Ultratovush yordamida keramika mahsulotlariga xizmat ko'rsatish mumkin.
Ultrasonik o'lchovli ishlov berishning mohiyati shundan iboratki, emitentga ulangan asbob va ishlov beriladigan sirtga ta'sir qiluvchi ishlov beriladigan qism o'rtasida abraziv material kiritiladi. Abraziv donalar sifatida olmos, korund, zumrad, kvarts qumi, bor karbid, kremniy karbid va boshqalar ishlatiladi.
Ultratovush yordamida mo'rt materiallarni (shisha, keramika, kvarts, kremniy, germaniy va boshqalar) va issiqlikka chidamli qattiq materiallarni (qattiqlashtirilgan va nitridlangan po'latlar, qattiq qotishmalar) qayta ishlash mumkin, xususan, metall ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. kesish asboblari.
Ultrasonik davolash amalga oshirilishi mumkin erkin yo'naltirilgan abraziv, masalan, dekorativ silliqlash va kichik qismlarni tozalash uchun.
Asbob orqali o'lchovli ishlov berish yuqori aniqlikni ta'minlaydi, teshiklarni, kesishlarni, silliqlash, markalash, o'yma va boshqa operatsiyalarni ishlab chiqarish va ko'r qilish imkonini beradi.
Afzalliklar bilan bir qatorda, ultratovush usuli ham kamchiliklarga ega: nisbatan kichik maydon va ishlov berish chuqurligi, yuqori energiya iste'moli, past jarayon mahsuldorligi va yuqori asboblarning aşınması.
Elektr zaryadsizlanishiga ishlov berish
Elektr tokini qayta ishlash usullari barcha Supero'tkazuvchilar materiallar uchun qo'llaniladi. Bu usullar o'tkazuvchi elektrodlar sirtining ular o'rtasida impulsli elektr toki o'tganda zaryadsizlanishlardan eroziya (qirilish) hodisasiga asoslangan.
Materialning yo'q qilinishi uning mahalliy erishi va eritilgan materialning bug '-suyuqlik aralashmasi shaklida chiqishi tufayli sodir bo'ladi.
Elektr tokini qayta ishlashning barcha turlari suyuq muhitda - kerosin, neft moyi, distillangan suvda amalga oshiriladi.
Uchqun chiqishi suyuqlikdan o'tganda, tez gaz hosil bo'lishi boshlanadi, buning natijasida suyuqlik portlaydi, bu ish joyidan eroziya mahsulotlarini olib tashlashga yordam beradi. Bundan tashqari, ishchi suyuqlik ishlov beriladigan materialning sirtini oksidlanishini oldini oladi.
Elektr deşarj usullarining asosiy turlari elektr uchqunlari va anodik-mexanik ishlov berishdir.
Elektr uchqunli ishlov berish asboblar ishlab chiqarishda qoliplar, quyma qoliplar va qoliplar ishlab chiqarishda, shuningdek, ishlov berish qiyin bo'lgan elektr o'tkazuvchan materiallardan tayyorlangan murakkab profilli ish qismlarini o'lchovli qayta ishlash uchun asosiy ishlab chiqarishda keng qo'llaniladi. Uning yordami bilan siz turli xil konfiguratsiyadagi teshiklarni, kavisli teshiklarni va yivlarni ishlab chiqarishingiz, murakkab konturni, markali qismlarni kesib olishingiz, ish qismlaridan singan asboblarni olib tashlashingiz va hk.
O'rnatishning sxematik diagrammasi rasmda ko'rsatilgan. 18.57, a. Quvvat manbai - generator 3 unipolyar impulslar kondansatörni zaryad qiladi 5 elektrod-asbob orasidagi bo'shliqda buzilish kuchlanishiga qadar 2 va ishlov beriladigan qism 1. Buzilish vaqtida kondansatör 5 tomonidan to'plangan energiya bir zumda zaryadsizlanish shaklida chiqariladi.
Chiqarishning qisqa muddati tufayli ish qismi va ishchi elektrod amalda qizib ketmaydi, garchi to'plangan energiyaning asosiy qismi ishlov beriladigan materialni eritish va bug'lanish uchun ishlatiladigan issiqlikka aylanadi.
Ko'p miqdorda zaryadsizlanishlar ta'sirida qayta ishlangan materialda chuqurchaga hosil bo'ladi, bu elektrod-asbobning oxiri izidir. Elektr uchqunli ishlov berish uchun dastgohlar ishlov beriladigan qism va asbob o'rtasida doimiy bo'shliqni, asbobning uzunlamasına harakatini va besleme nazoratini ta'minlaydigan dasturiy ta'minotni boshqarish moslamalari bilan jihozlangan. Jarayonning ishlashi impulsning takrorlanish tezligiga, tushirish energiyasiga, ishlov beriladigan materialning xususiyatlariga, elektrod asbobining materialiga va shakliga bog'liq. O'zgaruvchan qarshilik yordamida o'rnatilgan optimal ishlov berish shartlari bilan 4, qismning konfiguratsiyasi xato bilan ta'minlanadi ± 0,005 mm.
Qayta ishlash profil elektrodi turli kesma shakllarga ega bo'lgan teshiklarni va ko'rlarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.
Hozirgi vaqtda eng ko'p qo'llaniladigan usul elektr uchqunlarini qayta ishlash usuli hisoblanadi. profilli bo'lmagan simli elektrod. Bunday holda (18.57.6-rasm) diametri 0,02 - 0,5 mm bo'lgan elektrod-sim 2 (kerakli ishlov berish aniqligiga qarab) besleme g'altakidan ma'lum tezlikda qayta o'raladi. 4 oluvchi g'altakga 1 , har qanday berilgan konturni takrorlash. Ish qismidagi yopiq konturni kesishda 3 texnologik teshik taqdim etiladi.
Anodik mexanik ishlov berish (18.57-rasm, V) ishlov beriladigan ish qismini yoqish paytida amalga oshiriladi 1 anod sifatida doimiy oqim pallasida va ishlaydigan vosita - disk 2 katod sifatida. Bo'shliqqa ishchi suyuqlik (qo'pol ishlov berish paytida suyuq shisha eritmasi yoki tugatish paytida natriy xlorid yoki natriy sulfat eritmasi) beriladi. Anodik-mexanik ishlov berish jarayonida ishlov beriladigan metall anodik (elektrokimyoviy) eritmaga, shuningdek, elektr uchqunlarini qayta ishlashda bo'lgani kabi, razryadlar ta'siridan mahalliy erishga va oksid plyonkasi va eritilgan metallni olib tashlaydigan asbobning mexanik ta'siriga duchor bo'ladi.
Jarayonning mahsuldorligi an'anaviy ishlov berishdan 2-3 baravar yuqori. Bu usul silliqlash, silindrsimon teshiklarni honlash, silliqlash, kesish uchun ishlatiladi. Anodik mexanik ishlov berish abraziv ishlov berish bilan birlashtirilishi mumkin, asbob sifatida elektr o'tkazuvchan abraziv diskdan foydalanish yoki ishchi suyuqlikka abraziv qo'shish mumkin.
Elektr uchqunlarini qotish jarayoni turli metallar va qotishmalarning sirtlarini, ko'pincha o'lik uskunalarni qattiqlashtirish uchun ishlatiladi. O'lchovli elektr uchqunli ishlov berishdan farqli o'laroq, bu erda anod elektrod-asbob bo'lib, uning yuzasidan material ishlov beriladigan qismga - katodga o'tkaziladi.
Usulning mohiyati shundan iboratki, asbob ishlov beriladigan qismga yaqinlashganda, ular o'rtasida uchqunli elektr razryad paydo bo'ladi, bu anod materialini eritadi. Birinchi bosqichda bir tomchi eritilgan metall yuqori haroratgacha qizdiriladi, qaynatiladi va kichik zarrachalar shaklida anodli metall katodga shoshiladi. Katodga etib borgach, erigan zarralar unga payvandlanadi. Keyingi bosqichda ikkinchi oqim zarbasi katodning issiq qismidan o'tadi, bu impuls anodning katodga mexanik ta'siri bilan birga keladi, bunda anod metalli kimyoviy reaktsiyalar bilan birga katod yuzasiga payvandlanadi. diffuziya jarayonlari va zarbga xos hodisalar.
Kesuvchi asboblarni (kesuvchilar, frezerlar, matkaplar, pichoqlar va boshqalar) qotish uchun anod materiali sifatida har xil turdagi qattiq qotishmalar, ferroxrom va grafit ishlatiladi. Ushbu materiallarning iste'moli kichik.
Ultratovush
Ultratovush- odamlar uchun eshitish chegarasidan yuqori chastotali elastik tebranishlar. Odatda ultratovush diapazoni 18000 gerts dan yuqori chastotalar hisoblanadi.
Ultratovushning mavjudligi uzoq vaqtdan beri ma'lum bo'lsa-da, uning amaliy qo'llanilishi juda yosh. Hozirgi vaqtda ultratovush turli fizik va texnologik usullarda keng qo'llaniladi. Shunday qilib, muhitda ovozning tarqalish tezligi uning jismoniy xususiyatlarini baholash uchun ishlatiladi. Ultrasonik chastotalarda tezlikni o'lchash, masalan, tez jarayonlarning adiabatik xususiyatlarini, gazlarning solishtirma issiqlik sig'imini va qattiq jismlarning elastik konstantalarini juda kichik xatolar bilan aniqlash imkonini beradi.
Ultratovush manbalari
Sanoat va biologiyada qo'llaniladigan ultratovush tebranishlarining chastotasi bir necha MGts tartibi oralig'ida yotadi. Bunday tebranishlar odatda bariy titanitdan tayyorlangan piezoseramik transduserlar yordamida yaratiladi. Ultrasonik tebranishlarning kuchi asosiy ahamiyatga ega bo'lgan hollarda, odatda, mexanik ultratovush manbalari qo'llaniladi. Dastlab, barcha ultratovush to'lqinlari mexanik ravishda qabul qilindi (tyuning vilkalar, hushtaklar, sirenalar).
Tabiatda ultratovush ko'plab tabiiy shovqinlarning tarkibiy qismi sifatida (shamol, sharshara, yomg'ir shovqinida, dengiz sathidan o'ralgan toshlarning shovqinida, momaqaldiroq oqimlari bilan birga keladigan tovushlarda va boshqalar) va tovushlar orasida uchraydi. hayvonot dunyosidan. Ba'zi hayvonlar to'siqlarni aniqlash va kosmosda harakat qilish uchun ultratovush to'lqinlaridan foydalanadilar.
Ultratovush emitentlarini ikkita katta guruhga bo'lish mumkin. Birinchisiga emitent-generatorlar kiradi; ulardagi tebranishlar doimiy oqim - gaz yoki suyuqlik oqimi yo'lida to'siqlar mavjudligi sababli hayajonlanadi. Emitentlarning ikkinchi guruhi elektroakustik transduserlardir; ular elektr kuchlanish yoki oqimning allaqachon berilgan tebranishlarini atrof-muhitga akustik to'lqinlarni chiqaradigan qattiq jismning mexanik tebranishlariga aylantiradilar.
Galtonning hushtagi
Birinchi ultratovushli hushtak 1883 yilda ingliz Galton tomonidan yaratilgan. Bu erda ultratovush havo oqimi urilganda pichoqning chetidagi baland tovushga o'xshash yaratiladi. Galton hushtakidagi bunday uchining roli kichik silindrsimon rezonansli bo'shliqda "labda" o'ynaydi. Bo'shliq tsilindr orqali yuqori bosim ostida majburlangan gaz bu "labga" uriladi; tebranishlar paydo bo'ladi, ularning chastotasi (taxminan 170 kHz) nozul va labning o'lchamiga qarab belgilanadi. Galton hushtagining kuchi past. U asosan it va mushuklarni o'rgatishda buyruq berish uchun ishlatiladi.
Suyuq ultratovushli hushtak
Ko'pgina ultratovush hushtaklari suyuq muhitda ishlashga moslashtirilishi mumkin. Ultratovushning elektr manbalari bilan solishtirganda, suyuq ultratovush hushtaklari kam quvvatga ega, ammo ba'zida, masalan, ultratovushli homogenizatsiya uchun ular muhim afzalliklarga ega. Ultrasonik to'lqinlar to'g'ridan-to'g'ri suyuq muhitda paydo bo'lganligi sababli, bir muhitdan ikkinchisiga o'tishda ultratovush to'lqinlaridan energiya yo'qolmaydi. Ehtimol, eng muvaffaqiyatli dizayn 20-asrning 50-yillari boshlarida ingliz olimlari Kottel va Gudman tomonidan yaratilgan suyuq ultratovushli hushtakdir. Unda yuqori bosimli suyuqlik oqimi elliptik nozuldan chiqib, po'lat plastinkaga yo'naltiriladi. Ushbu dizaynning turli xil modifikatsiyalari bir hil muhitni olish uchun juda keng tarqalgan. Dizaynning soddaligi va barqarorligi tufayli (faqat tebranish plitasi yo'q qilinadi), bunday tizimlar bardoshli va arzon.
Siren
Mexanik ultratovush manbalarining yana bir turi sirendir. U nisbatan yuqori quvvatga ega va politsiya va o't o'chirish mashinalarida qo'llaniladi. Barcha aylanadigan sirenalar ustidagi disk (stator) bilan yopilgan kameradan iborat bo'lib, unda ko'p sonli teshiklar hosil bo'ladi. Kamera ichida aylanadigan diskda bir xil miqdordagi teshiklar mavjud - rotor. Rotor aylanayotganda, undagi teshiklarning holati vaqti-vaqti bilan statordagi teshiklarning holatiga to'g'ri keladi. Siqilgan havo kameraga doimiy ravishda etkazib beriladi, u rotor va statordagi teshiklar bir-biriga to'g'ri kelganda qisqa vaqt ichida undan chiqadi.
Sirenalarni ishlab chiqarishda asosiy vazifa, birinchi navbatda, rotorda imkon qadar ko'proq teshik ochish, ikkinchidan, yuqori aylanish tezligiga erishishdir. Biroq, amalda bu ikkala talabni bajarish juda qiyin.
Tabiatda ultratovush
Ultratovush ilovalari
Tibbiyotda ultratovushning diagnostik qo'llanilishi (ultratovush)
Insonning yumshoq to'qimalarida ultratovushning yaxshi tarqalishi, rentgen nurlari bilan solishtirganda nisbatan zararsizligi va magnit-rezonans tomografiya bilan solishtirganda foydalanish qulayligi tufayli ultratovush insonning ichki organlari, ayniqsa qorin va tos bo'shlig'i holatini ko'rish uchun keng qo'llaniladi. .
Tibbiyotda ultratovushning terapevtik qo'llanilishi
Diagnostik maqsadlarda keng qo'llanilishidan tashqari (Ultratovushga qarang), ultratovush tibbiyotda terapevtik vosita sifatida ishlatiladi.
Ultratovush quyidagi ta'sirga ega:
- yallig'lanishga qarshi, changni yutish
- analjezik, antispazmodik
- teri o'tkazuvchanligini kavitatsiya bilan kuchaytirish
Fonoforez - bu to'qimalarga ultratovush va uning yordami bilan kiritilgan dorivor moddalar (ham dori-darmonlar, ham tabiiy kelib chiqishi) ta'sir qiladigan kombinatsiyalangan usul. Ultratovush ta'sirida moddalarning o'tkazuvchanligi epidermis va teri bezlari, hujayra membranalari va tomir devorlarining kichik molekulyar og'irlikdagi moddalar, ayniqsa bishofit mineral ionlari uchun o'tkazuvchanligi oshishi bilan bog'liq. Dori vositalari va tabiiy moddalarni ultrafonoforez qilish qulayligi:
- ultratovush orqali yuborilganda terapevtik modda yo'q qilinmaydi
- ultratovush va dorivor moddalar o'rtasidagi sinergizm
Bishofit fonoforez uchun ko'rsatmalar: osteoartrit, osteoxondroz, artrit, bursit, epikondilit, to'pig'i, tayanch-harakat tizimidagi jarohatlardan keyingi holatlar; Nevrit, neyropatiya, radikulit, nevralgiya, asab shikastlanishi.
Bishofit jeli qo'llaniladi va emitentning ishchi yuzasi yordamida davolash maydonining mikro massaji amalga oshiriladi. Texnika labil, ultrafonoforez uchun odatiy (bo'g'imlar va umurtqa pog'onasi UVF bilan, bachadon bo'yni mintaqasida intensivlik 0,2-0,4 Vt / sm2, ko'krak va bel mintaqasida - 0,4-0,6 Vt / sm2).
Ultratovush yordamida metallni kesish
An'anaviy metall kesish dastgohlarida murakkab shakldagi tor teshikni, masalan, besh qirrali yulduz shaklida, metall qismda burg'ulash mumkin emas. Ultratovush yordamida bu mumkin magnitostriktiv vibrator har qanday shakldagi teshikni burg'ulashi mumkin; Ultrasonik chisel frezalash mashinasini to'liq almashtiradi. Bundan tashqari, bunday chisel frezalash mashinasiga qaraganda ancha sodda va metall qismlarni frezalash mashinasiga qaraganda arzonroq va tezroq qayta ishlashga qodir.
Ultratovush yordamida hatto metall qismlar, shisha, yoqut va olmosda vintli so'qmoqlar qilish mumkin. Odatda, ip birinchi navbatda yumshoq metalldan tayyorlanadi, so'ngra uning qismi qattiqlashadi. Ultrasonik mashinada iplar allaqachon qotib qolgan metallda va eng qattiq qotishmalarda tayyorlanishi mumkin. Markalar bilan ham xuddi shunday. Odatda shtamp ehtiyotkorlik bilan tugagandan so'ng qattiqlashadi. Ultrasonik mashinada eng murakkab ishlov berish ultratovush to'lqini sohasida abraziv (zumrad, korund kukuni) tomonidan amalga oshiriladi. Ultratovush maydonida doimiy ravishda tebranuvchi qattiq kukun zarralari ishlov berilayotgan qotishma ichiga kesiladi va chisel bilan bir xil shakldagi teshikni kesib tashlaydi.
Ultratovush yordamida aralashmalarni tayyorlash
Ultratovush bir hil aralashmalarni tayyorlash uchun keng qo'llaniladi (homogenizatsiya). 1927 yilda amerikalik olimlar Leamus va Vud bir-biriga aralashmaydigan ikkita suyuqlik (masalan, moy va suv) bir stakanga quyilsa va ultratovush bilan nurlantirilsa, stakanda emulsiya, ya'ni moyning nozik suspenziyasi hosil bo'lishini aniqladilar. suv. Bunday emulsiyalar sanoatda muhim rol o'ynaydi: laklar, bo'yoqlar, farmatsevtika mahsulotlari, kosmetika.
Ultratovushning biologiyada qo'llanilishi
Ultratovushning hujayra membranalarini yorib yuborish qobiliyati biologik tadqiqotlarda, masalan, hujayrani fermentlardan ajratish zarur bo'lganda qo'llanilishini topdi. Ultratovush shuningdek, mitoxondriya va xloroplastlar kabi hujayra ichidagi tuzilmalarni buzish uchun, ularning tuzilishi va funktsiyasi o'rtasidagi munosabatni o'rganish uchun ishlatiladi. Biologiyada ultratovushning yana bir qo'llanilishi uning mutatsiyalarni keltirib chiqarish qobiliyati bilan bog'liq. Oksfordda olib borilgan tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, hatto past intensivlikdagi ultratovush ham DNK molekulasiga zarar etkazishi mumkin. Mutatsiyalarni sun'iy, maqsadli yaratish o'simliklar seleksiyasida muhim rol o'ynaydi. Ultratovushning boshqa mutagenlardan (rentgen nurlari, ultrabinafsha nurlar) asosiy afzalligi shundaki, u bilan ishlash nihoyatda oson.
Tozalash uchun ultratovushdan foydalanish
Mexanik tozalash uchun ultratovushdan foydalanish uning ta'siri ostida suyuqlikda turli xil chiziqli bo'lmagan ta'sirlarning paydo bo'lishiga asoslanadi. Bularga kavitatsiya, akustik oqimlar va tovush bosimi kiradi. Kavitatsiya asosiy rol o'ynaydi. Uning pufakchalari ifloslantiruvchi moddalar yonida paydo bo'lib, ularni yo'q qiladi. Bu ta'sir sifatida tanilgan kavitatsiya eroziyasi. Ushbu maqsadlar uchun ishlatiladigan ultratovush past chastotalarga va kuchga ega.
Laboratoriya va ishlab chiqarish sharoitida erituvchi (suv, spirt va boshqalar) bilan to'ldirilgan ultratovushli vannalar kichik qismlarni va idishlarni yuvish uchun ishlatiladi. Ba'zan, ularning yordami bilan, hatto ildiz sabzavotlari (kartoshka, sabzi, lavlagi va boshqalar) tuproq zarralaridan yuviladi.
Oqimni o'lchashda ultratovushni qo'llash
O'tgan asrning 60-yillaridan boshlab, ultratovushli oqim o'lchagichlar sanoatda suv va sovutish suvi oqimini nazorat qilish va hisobga olish uchun ishlatilgan.
Kamchiliklarni aniqlashda ultratovushni qo'llash
Ultratovush ba'zi materiallarda yaxshi tarqaladi, bu esa ushbu materiallardan tayyorlangan mahsulotlarning ultratovush nuqsonlarini aniqlash uchun foydalanish imkonini beradi. So'nggi paytlarda ultratovushli mikroskopiya yo'nalishi rivojlanmoqda, bu materialning er osti qatlamini yaxshi aniqlik bilan o'rganish imkonini beradi.
Ultrasonik payvandlash
Ultrasonik payvandlash - bu ultratovush tebranishlari ta'siri ostida amalga oshiriladigan bosimli payvandlash. Ushbu turdagi payvandlash isitish qiyin bo'lgan qismlarni ulash uchun yoki o'xshash bo'lmagan metallar yoki metallarni kuchli oksidli plyonkalar (alyuminiy, zanglamaydigan po'latlar, permalloydan yasalgan magnit yadrolar va boshqalar) bilan ulashda ishlatiladi. Ultrasonik payvandlash integral mikrosxemalar ishlab chiqarishda qo'llaniladi.
Elektrokaplamada ultratovushni qo'llash
Ultratovush galvanik jarayonlarni kuchaytirish va elektrokimyoviy usullar bilan ishlab chiqarilgan qoplamalar sifatini yaxshilash uchun ishlatiladi.
Tebranish chastotasi 20 000 Gts dan yuqori bo'lgan mexanik to'lqinlar odamlar tomonidan tovush sifatida qabul qilinmaydi. Qo'ng'iroqdan ultratovush to'lqinlari yoki ultratovush. Ultratovush gazlar tomonidan kuchli so'riladi va qattiq va suyuqliklar tomonidan ancha zaifroq. Shuning uchun ultratovush to'lqinlari faqat qattiq va suyuqliklarda sezilarli masofalarga tarqalishi mumkin.
To'lqinlar tomonidan olib boriladigan energiya muhitning zichligi va chastota kvadratiga mutanosib bo'lganligi sababli, ultratovush tovush to'lqinlariga qaraganda ko'proq energiya olib yurishi mumkin. Ultratovushning yana bir muhim xususiyati shundaki, uning yo'naltirilgan nurlanishi nisbatan sodda. Bularning barchasi texnologiyada ultratovushni keng qo'llash imkonini beradi.
Ultratovushning tavsiflangan xususiyatlari echo sounder - dengiz chuqurligini aniqlash uchun qurilmada qo'llaniladi (25.11-rasm). Kema ma'lum chastotali ultratovush manbasi va qabul qiluvchisi bilan jihozlangan. Manba qisqa muddatli ultratovush impulslarini yuboradi va qabul qiluvchi aks ettirilgan impulslarni oladi. Impulslarni yuborish va qabul qilish o'rtasidagi vaqtni va ultratovushning suvda tarqalish tezligini bilib, dengiz chuqurligi l = vt / 2 formulasi yordamida aniqlanadi. Ultrasonik lokator xuddi shunday ishlaydi, u gorizontal yo'nalishdagi kema yo'lidagi to'siqgacha bo'lgan masofani aniqlash uchun ishlatiladi.. Bunday to'siqlar bo'lmasa, ultratovush impulslari kemaga qaytmaydi.
Qizig'i shundaki, ba'zi hayvonlar, masalan, yarasalar, ultratovushli lokator printsipi asosida ishlaydigan organlarga ega bo'lib, ular qorong'uda yaxshi harakat qilish imkonini beradi. Delfinlar mukammal ultratovush lokatorlariga ega.
Ultratovush suyuqlikdan o'tganda, suyuqlik zarralari katta tezlanishlarga ega bo'ladi va suyuqlikda joylashgan turli jismlarga kuchli ta'sir qiladi. Bu turli xil texnologik jarayonlarni tezlashtirish uchun ishlatiladi.(masalan, eritmalar tayyorlash, qismlarni yuvish, terini ko'nlash va boshqalar).
Suyuqlikdagi kuchli ultratovush tebranishlari bilan uning zarralari shunday yuqori tezlanishlarga ega bo'lib, suyuqlikda qisqa vaqt ichida yorilishlar hosil bo'ladi ( bo'shlik), bu keskin yopilib, ko'plab kichik ta'sirlarni keltirib chiqaradi, ya'ni kavitatsiya paydo bo'ladi. Bunday sharoitda suyuqlik kuchli maydalash ta'siriga ega bo'lib, u suyuqlikdagi qattiq moddaning atomlashtirilgan zarralaridan iborat suspenziyalarni va emulsiyalarni tayyorlash uchun ishlatiladi. bir suyuqlikning boshqa suyuqlikdagi kichik tomchilarining suspenziyalari.
Ultratovush yordamida metall qismlardagi nuqsonlarni aniqlash mumkin. Zamonaviy texnologiyalarda ultratovushdan foydalanish juda kengdir, hatto undan foydalanishning barcha sohalarini sanab o'tish qiyin.
E'tibor bering, tebranish chastotasi 16 Gts dan kam bo'lgan mexanik to'lqinlar infrasonik to'lqinlar yoki infratovushlar deb ataladi. Ular, shuningdek, eshitiladigan hislarni keltirib chiqarmaydi. Infrasonik to'lqinlar dengizda bo'ronlar va zilzilalar paytida paydo bo'ladi. Suvdagi infratovushning tarqalish tezligi bo'ron yoki zilzila natijasida hosil bo'lgan ulkan tsunami to'lqinlarining tezligidan ancha katta. Bu infratovush to'lqinlarini idrok etish qobiliyatiga ega bo'lgan ba'zi dengiz hayvonlariga xavf yaqinlashayotgani haqidagi signallarni shu tarzda qabul qilish imkonini beradi.
Ultratovush- yuqori chastotali elastik tovush tebranishlari. Inson qulog'i taxminan 16-20 kHz chastotali muhitda tarqaladigan elastik to'lqinlarni sezadi; Yuqori chastotali tebranishlar ultratovushdir (eshitish chegarasidan tashqarida). Odatda, ultratovush diapazoni 20 000 dan milliard Gts gacha bo'lgan chastota diapazoni hisoblanadi. Yuqori chastotali tovush tebranishlari gipertovush deb ataladi. Suyuqlik va qattiq jismlarda tovush tebranishlari 1000 GGts ga yetishi mumkin [
Olimlar ultratovush mavjudligi haqida uzoq vaqtdan beri bilishgan bo'lsa-da, fan, texnologiya va sanoatda amaliy foydalanish nisbatan yaqinda boshlangan. Hozirgi vaqtda ultratovush fizika, texnologiya, kimyo va tibbiyotning turli sohalarida keng qo'llaniladi.
Ultratovushni qo'llash [Tibbiyotda ultratovushning diagnostik qo'llanilishi (ultratovush)
Insonning yumshoq to'qimalarida ultratovushning yaxshi tarqalishi, rentgen nurlari bilan solishtirganda nisbiy zararsizligi va magnit-rezonans tomografiya bilan solishtirganda foydalanish qulayligi tufayli ultratovush odamning ichki organlari, ayniqsa qorin va tos bo'shlig'i holatini ko'rish uchun keng qo'llaniladi.
Tibbiyotda ultratovushning terapevtik qo'llanilishi
Diagnostik maqsadlarda keng qo'llanilishiga qo'shimcha ravishda (qarang Ultratovush ), ultratovush tibbiyotda terapevtik vosita sifatida ishlatiladi.
Ultratovush quyidagi ta'sirga ega:
yallig'lanishga qarshi, changni yutish
analjezik, antispazmodik
teri o'tkazuvchanligini kavitatsiya bilan kuchaytirish
Fonoforez - bu to'qimalarga ultratovush va uning yordami bilan kiritilgan dorivor moddalar (ham dori-darmonlar, ham tabiiy kelib chiqishi) ta'sir qiladigan kombinatsiyalangan usul. Ultratovush ta'sirida moddalarning o'tkazuvchanligi epidermis va teri bezlari, hujayra membranalari va tomir devorlarining kichik molekulyar og'irlikdagi moddalar, ayniqsa bishofit mineral ionlari uchun o'tkazuvchanligi oshishi bilan bog'liq. Dori vositalari va tabiiy moddalarni ultrafonoforez qilish qulayligi:
ultratovush orqali yuborilganda terapevtik modda yo'q qilinmaydi
ultratovush va dorivor moddalar o'rtasidagi sinergizm
Bishofit fonoforez uchun ko'rsatmalar: osteoartroz, osteoxondroz, artrit, bursit, epikondilit, to'pig'i, tayanch-harakat tizimidagi jarohatlardan keyingi holatlar; Nevrit, neyropatiya, radikulit, nevralgiya, asab shikastlanishi.
Bishofit jeli qo'llaniladi va emitentning ishchi yuzasi yordamida davolash maydonining mikro massaji amalga oshiriladi. Texnika labil, ultrafonoforez uchun odatiy (bo'g'imlar va umurtqa pog'onasi UVF bilan, bachadon bo'yni mintaqasida intensivlik 0,2-0,4 Vt / sm2, ko'krak va bel mintaqasida - 0,4-0,6 Vt / sm2).
11. Infratovush va uning organizmga ta'siri
Infratovush(latdan. infra- pastda, ostida) - elastik to'lqinlar, tovush to'lqinlariga o'xshash, lekin chastotasi inson qulog'i tomonidan qabul qilinganidan pastroq. Infratovush chastota diapazonining yuqori chegarasi odatda 16-25 Gts deb qabul qilinadi. Infratovush diapazonining pastki chegarasi shartli ravishda 0,001 Gts deb belgilanadi. O'ndan va hatto yuzdan bir gertsgacha bo'lgan tebranishlar, ya'ni o'nlab soniyalar oralig'ida bo'lgan tebranishlar amaliy ahamiyatga ega bo'lishi mumkin, infratovushli tebranishlarning paydo bo'lish tabiati eshitiladigan tovush bilan bir xil, shuning uchun infratovush bir xil qonunlarga bo'ysunadi. va uni tasvirlash uchun bir xil matematik apparatdan foydalaniladi , oddiy eshitiladigan tovush uchun bo'lgani kabi (tovush darajasi bilan bog'liq tushunchalar bundan mustasno). Infratovush muhit tomonidan zaif so'riladi, shuning uchun u manbadan sezilarli masofalarga tarqalishi mumkin. To'lqin uzunligi juda uzun bo'lganligi sababli, dengizda hosil bo'lgan infratovushlar ekipaj tomonidan tashlab ketilgan kemalarni topishning mumkin bo'lgan sabablaridan biri deb ataladi (qarang: Bermud uchburchagi, "Arvoh kema").