Generació d'ultrasons

El"super" El caràcter de l'ecografia prové del fet que el límit inferior de la seva banda de freqüència supera l'oïda humana, però si l'analitzem en termes de longitud d'ona, la longitud d'ona de l'ultrasò és realment més curta. Els científics anomenen longitud d'ona a la distància entre dos pics o valles adjacents d'una ona. La longitud d'ona de les ones mecàniques que les nostres orelles humanes poden escoltar és de 2 cm ~ 20 m (2 cm ~ 20 m). Per tant, anomenem ones mecàniques amb una longitud d'ona inferior a 2 cm com a"ultrasò." Tanmateix, en aplicacions pràctiques, les ones mecàniques amb una longitud d'ona inferior a 3,4 cm (per sobre de 10000 hz) es poden considerar com a investigació ultrasònica. La longitud d'ona dels ultrasons que s'utilitza habitualment per al diagnòstic mèdic és de 10 μm ~ 350 μm.

L'ecografia és una mena d'ona mecànica. Ha de dependre del medi per propagar-se i no pot existir al buit (com l'espai). Per tant, no podem utilitzar ultrasò al buit, però encara podem utilitzar equips relacionats amb ones electromagnètiques (incloses ones de ràdio, microones i raigs infrarojos). , Llum visible, raigs ultraviolats, raigs X, raigs gamma, etc.), utilitzant la tecnologia d'ones electromagnètiques.

A l'aire, les ones ultrasòniques es refereixen a ones mecàniques amb una longitud d'ona inferior a 2 cm (per exemple, 1,7 cm, 2 cm de longitud d'ona correspon a 17000 Hz, 1,7 cm de longitud d'ona correspon a 20000 Hz, de fet, no hi ha cap estàndard fix, només un valor que és fàcil de recordar) i la seva longitud d'ona és molt curta. Per sota del límit inferior general de l'oïda humana (2 cm), la gent l'anomena ultrasons d'ona mecànica inaudible, i la longitud d'ona de les ones infrasòniques és generalment superior a 20 metres (per exemple, 17 metres, la longitud d'ona de 20 m correspon a 17 Hz, la longitud d'ona de 17 m correspon a 20 Hz), superior al límit superior de la longitud d'ona de l'audició. En aplicacions pràctiques, les ones ultrasòniques sovint coincideixen amb el rang d'ones sonores audibles d'ona curta, i les ones mecàniques amb una longitud d'ona inferior a 3,4 cm (10000 hz) es poden considerar com a investigació ultrasònica.

La seva longitud d'ona és molt més curta que les ones sonores ordinàries, de manera que es pot utilitzar per tallar, soldar, perforar, etc. A causa de la seva curta longitud d'ona, té moltes característiques: en primer lloc, l'anisotropia de propagació causada per la curta longitud d'ona, i també per la seva curta longitud d'ona i la seva poca capacitat de difracció. Tot i que té una bona anisotropia, té una gran pèrdua a l'aire i no es pot transmetre. Lluny, mala penetració, fàcil d'escampar. L'ultrasò s'utilitza habitualment a la indústria i la medicina per a la detecció d'ultrasons. Els ultrasons, els infrasons i el so audible són essencialment els mateixos. El que tenen en comú és una ona mecànica, que normalment es propaga en mitjans elàstics en forma d'ones longitudinals. És una forma de propagació d'energia. La diferència són les ones ultrasòniques. Llarg i curt, pot viatjar per una línia recta dins d'una certa distància amb poca difracció, i té una bona anisotropia. Tanmateix, en comparació amb el so audible i els infrasons, té un poder de penetració pobre i és fàcil de dispersar.

Les lleis de propagació de la reflexió, la refracció, la difracció i la dispersió de les ones ultrasòniques en el medi no són essencialment diferents de les lleis dels infrasons i les ones sonores audibles. Però la longitud d'ona dels ultrasons és molt curta, només uns quants centímetres, fins i tot unes mil·lèsimes de mil·límetre. En comparació amb altres ones, les ones ultrasòniques tenen moltes característiques: característiques de propagació: la longitud d'ona de les ones ultrasòniques és molt curta i la mida dels obstacles ordinaris és moltes vegades més gran que la longitud d'ona de les ones ultrasòniques. Per tant, les ones ultrasòniques tenen poca penetració, poques capacitats de difracció i una fàcil dispersió. . Es pot propagar en línia recta en un medi homogeni però és difícil de difractar. Com més curta sigui la longitud d'ona de l'ona ultrasònica, més òbvia serà la característica. A més, segons la llei de dispersió de Rayleigh, la intensitat de l'ona dispersa és inversament proporcional a la quarta potència de la longitud d'ona i la longitud d'ona de l'ona ultrasònica és extremadament curta. , Per tant, la dispersió és molt greu i el poder de penetració no és bo. Cavitació ─ ─ Quan l'ona ultrasònica es propaga al medi, hi ha un període alternatiu positiu i negatiu. En la fase positiva, l'ona ultrasònica comprimeix les molècules del mitjà per canviar la densitat original del medi i augmentar-la; en la fase de pressió negativa Quan les molècules del medi són escasses i més disperses, la densitat del medi es redueix. Quan s'aplica una ona ultrasònica prou forta al medi líquid, la distància mitjana entre les molècules del mitjà superarà la distància molecular crítica que manté constant el medi líquid. Es produeix una fractura i es formen microbombolles. Aquestes petites cavitats s'expandeixen i es tanquen ràpidament, provocant col·lisions violentes entre les partícules líquides, donant lloc a pressions de milers a desenes de milers d'atmosferes. Aquesta interacció violenta entre les partícules té un bon efecte d'agitació, de manera que els dos líquids immiscibles (com l'aigua i l'oli) emulsionen i acceleren la dissolució del solut. Els diferents efectes causats per l'acció de les ones ultrasòniques en el líquid s'anomenen cavitació ultrasònica.