Caracteristicile ultrasunetelor

Legile de propagare a undelor ultrasonice în mediu, cum ar fi reflexia, refracția, difracția și împrăștierea nu sunt fundamental diferite de legile undelor sonore (sonore). Dar lungimea de undă a ultrasunetelor este foarte scurtă, doar câțiva centimetri sau chiar câteva miimi de milimetru. Comparativ cu undele sonore (sonore), ultrasunetele au multe proprietăți exotice:

1. Lungimea de undă a undei ultrasonice este foarte scurtă, iar dimensiunea obstacolului obișnuit este de multe ori mai mare decât lungimea de undă a undei ultrasonice, astfel încât capacitatea de difracție a undei ultrasonice este foarte slabă, dar se poate propaga într-o linie dreaptă direcțională într-un mediu omogen. caracteristicile sunt mai pronunțate. Prin urmare, atunci când unda ultrasonică se propagă, direcționalitatea este puternică, iar energia este ușor de concentrat.

2. Ultrasunetele se pot propaga într-o varietate de medii diferite și pot călători pe distanțe suficient de mari.

3. Interacțiunea dintre ultrasunete și mediul de transmisie a sunetului este moderată și este ușor de transportat informații despre starea mediului de transmisie a sunetului (diagnostic sau efect asupra mediului de transmisie a sunetului). Ecografia este o formă de undă, care poate fi utilizată ca purtător sau mediu pentru detectarea și încărcarea informațiilor (cum ar fi ecografia B utilizată pentru diagnostic); ultrasunetele sunt, de asemenea, o formă de energie, atunci când intensitatea sa depășește o anumită valoare, poate trece și Mediul prin care este transmisă unda ultrasonică interacționează, afectează, modifică și distruge starea, proprietățile și structura acesteia din urmă (utilizate pentru terapie).

Unda ultrasonică interacționează cu mediul în timpul procesului de propagare, iar faza și amplitudinea se schimbă, ceea ce poate schimba starea, compoziția, structura, funcția și proprietățile mediului. Acest tip de schimbare se numește efectul cu ultrasunete. Interacțiunea dintre ultrasunete și mediu pot fi împărțite în mecanism termic, mecanism mecanic și mecanism de cavitație.

(1) Mecanismul termic: Când unda ultrasonică se propagă în mediu, energia sa de vibrație este absorbită continuu de mediu și transformată în căldură, ceea ce crește temperatura mediului. Acest efect de creștere a temperaturii mediului se numește mecanismul termic al ultrasunetelor. (2) Mecanismul mecanic: Când frecvența este scăzută, coeficientul de absorbție este mic, iar timpul de acțiune cu ultrasunete este foarte scurt, efectul cu ultrasunete nu este însoțit de un efect termic evident. În acest moment, efectul ultrasonic poate fi atribuit mecanismului mecanic, adică efectul cu ultrasunete provine din contribuția cantității mecanice care caracterizează câmpul sonor. Ultrasunetele sunt, de asemenea, o formă de transmitere a energiei mecanice, iar parametrii, cum ar fi deplasarea originii, viteza vibrațiilor, accelerația și presiunea acustică în procesul de fluctuație pot exprima efectul cu ultrasunete.

(3) Mecanismul de cavitație: Unul dintre principalele mecanisme ale efectelor sonochimice cu ultrasunete este cavitația acustică (inclusiv formarea, creșterea și colapsul bulelor etc.). Fenomenul include două aspecte, adică ultrasunetele puternice produc bule în lichid și mișcarea specială a bulelor sub acțiunea ultrasunetelor puternice.

Ecografia este o undă mecanică de înaltă frecvență cu caracteristicile energiei concentrate și a puterii puternice de penetrare. Ecografia este compusă dintr-o serie de unde longitudinale dense și dense și se propagă în jurul prin mediul lichid. Când energia acustică este suficient de mare, atracția dintre moleculele din faza lichidă este ruptă în timpul semi-ciclului liber, formând un nucleu de cavitație. Durata de viață a nucleului de cavitație este de aproximativ 0,1μs, poate genera un mediu local de temperatură ridicată și de înaltă presiune de aproximativ 4000-6000 K și 100MPa în momentul exploziei și poate genera un microjet cu o viteză de aproximativ 110m / s cu o forță puternică de impact, acest fenomen se numește cavitație cu ultrasunete.