Введення в ультразвукові технології

Принцип ультразвуку.

Ультразвук взаємодіє зі середовищем під час розповсюдження, зміни фази і амплітуди, змінює фізичні, хімічні та біологічні властивості або стан середовища, або прискорює процес цієї зміни, що призводить до низки ефектів, таких як механіка, терміки. хімічні та біологічні ефекти тощо. Ці ефекти можна пояснити наступними ефектами:

Кавітація

Кавітаційні бульбашки ростуть в області негативного тиску, утвореної поздовжнім поширенням ультразвукових хвиль, і утворюють інтервал міхура.

Він швидко закривається в зоні позитивного тиску і стискається і розтягується під змінним позитивним і негативним тиском.

Високошвидкісний (110 м / с) мікроструй може бути сформований, коли кавітаційна бульбашка стискається до високошвидкісної стружки, а щільність зіткнення досягає 1,5 кг / м2, що призводить до великого струму.

Вплив високошвидкісного мікроелемента на сторону дистального міхура призводить до удару гідравлічним ударом, тобто ударної хвилі.

Ударна хвиля поширюється радіально назовні, потрапляючи в тверду поверхню зразка, відбиваючи його на міхур, і міхур стає вихровим, щоб конвектировать тверду поверхню, створюючи величезний миттєвий тиск; це величезне миттєве тиск може зробити тверді частинки суспендованими в рідині або поверхня біологічної тканини тканини піддається різкому пошкодженню.

Крім перерахованих вище ефектів, існують механічні, теплові та інші ефекти:

Механічна дія

Під час поширення ультразвуку середовище буде поперемінно стискати і розтягувати середовище, утворюючи зміну тиску, і зміна тиску призведе до механічного впливу. Ультразвукове індуковане рух частинок носія, хоча зміщення і швидкість не великі, але прискорення частинок пропорційно квадрату частоти ультразвукових коливань дуже велике, іноді перевищує десятки тисяч разів прискорення сили тяжіння, такого великого прискорення достатньо викликати потужну механічну середу. ефекту.

Тепловий ефект

Якщо ультразвукові хвилі поглинаються середовищем в середовищі, тобто відбувається поглинання енергії. У той же час, завдяки вібрації ультразвукової хвилі, середовище генерує сильні високочастотні коливання, а середовище стирається один з одним для генерації тепла, що підвищує температуру рідини і твердого тіла. Ультразвук підвищує температуру на межі проникнення двох різних середовищ. Це пояснюється тим, що характеристичний імпеданс на інтерфейсі відрізняється, і відбудеться відбиття, утворюючи стоячу хвилю, щоб викликати відносне тертя між молекулами і нагріванням.

Інші ефекти

Кавітація ультразвуку може викликати окислення, наприклад, після короткого періоду обробки ультразвуком у дистильованій воді з отриманням перекису водню. Азотна кислота виробляється після обробки ультразвуком у воді, в якій розчинений азот. Ультразвук також має зменшуючий ефект і впливає на електричний розпад металу.