Az ultrahang használata
hang # 151; fizikai jelenség, amely a terjedési rugalmas hullámok formájában mechanikai rezgések szilárd, folyékony vagy gáz halmazállapotú közeg. Szűkebb értelemben a hang azt jelenti, hogy e rezgések mérlegelni, hogy ők miként érzékeli az érzékek az állatok és emberek.
Egy közönséges személy képes hallani hanghullámok a frekvenciatartományban 16 # 151; 20 Hz 15 # 151; 20 kHz. Hang alábbi humán tartományban hallhatóságot nevezik infrahangnak; fent: 1 GHz-es, # 151; ultrahanggal kezeljük, 1 GHz # 151; hiperszonikus. A hangerő elég bonyolult módon függ a tényleges hangnyomás, frekvencia és hullámforma, a pályán # 151; nem csak a frekvencia, hanem a hang davleniya.Kak bármely hullám, a hang jellemzi az amplitúdó és spektrumát chastot.Protsess hang terjedésének is jelent volnu.Vpervye ezt a feltételezést tett a híres angol tudós Isaac Newton.
1 története
Az első megfigyeléseket végzett akusztikai a VI században. Pitagorasz létre a kapcsolatot a pályán, és a string hossza vagy a cső, hogy a hangok. A IV c. BC Arisztotelész első helyesen bemutatott hang terjed a levegőben. Azt mondta, cs hangzású szervezetben okoz tömörítés és beszívott levegő, és kifejtette a visszhang visszhang akadályokat. A XV században Leonardo da Vinci megfogalmazott elvét a függetlenségét a hanghullámok különböző forrásokból.
Azon túl, hogy Newton, alapú Savora ezek a kísérleti vizsgálatok, adta az első számítás a hang hullámhossz, és arra a következtetésre jutott ma már jól ismert a fizika úgy, hogy minden nyitott cső hullámhossz a kibocsátott hang kétszerese a hossza a cső. „És ez a fő hanghatások” Miután a kísérleti kutatás Savora matematikai kezelését a problémát egy rezgő húr 1715-ben, indult egy angol matematikus Brook Taylor, így kezdeményezve a matematikai fizika a valódi értelemben vett slova.Emu tudja számítani a függőség száma a karaktersorozat annak hossz, súly, a feszültség és a helyi nehézségi gyorsulás.
A tényleges magyarázata a visszhang jelenség meglehetősen szeszélyes, szintén tulajdonában Chladni, legalábbis lényeges része. Ahhoz, hogy neki köszönhetjük az új és kísérleti meghatározása a felső határ hallhatóságának hang felel meg 20.000 ciklus másodpercenként. Ezeket a méréseket többször megismétlik a fizikusok eddig, nagyon szubjektív, és intenzitásától függ és jellegét a hang. De a leghíresebb kísérletek Chladni 1787 tanulmányozni rezgéseit lemezek, amelyek olyan szép „akusztikus számok”, az úgynevezett Chladni számok, és kiderül, ha meghintjük homok rezgőlap. Ezek a kísérleti tanulmányok volna az új feladat a matematikai fizika - a probléma a rezgések a rekeszizom.
A XVIII században már vizsgálták számos egyéb akusztikai jelenség (a hangsebesség szilárd anyagok és gázok, a Raman hang és mtsai.). Minden magyarázzák a alkatrészek mozgását a rezgő test és a részecskék a közegben, amelyben a hang utazik. Más szóval, az összes akusztikai jelenségek magyarázata a mechanikai eljárások.
1787-ben, Chladni, az alapító kísérleti akusztikai megnyitotta a longitudinális rezgés a húrok, tányérok, villák és harangok. Ez először pontosan mérhető terjedési sebessége akusztikus hullámok különböző gázokat. Bebizonyította, hogy a szilárd, hang utazik nem egyszerre, hanem egy véges sebességgel, és 1796-ban határozza meg a sebességet a hanghullámok szilárd relatív hang levegőben. Ő találta fel a számot a hangszerek. 1802-ben jött a munkáját Ernest Chladni „Akusztika”, ahol ő adta szisztematikus kifejtését akusztika.
Chladni miután a francia tudós, Jean-Baptiste Biot 1809 mért hangsebesség szilárd állapotban.
1800-ban az angol tudós, Thomas Young felfedezte a jelenség a hangminősége, és létrehozta a szuperpozíció elve a hullámok.
1816-ban a francia fizikus Pierre-Simon Laplace abból a képlet a hangsebesség gázokat. 1842-ben az osztrák fizikus Christian Doppler feltételezett hatása a relatív mozgás a pályán (a Doppler-effektus).
Doppler-hatás # 151; változás frekvenciák és hullámhosszak által rögzített vevő okozta mozgása a forrás és / vagy a vevő mozgás. A hatás névadója az osztrák fizikus Karl Doppler.
És 1845-ben megveszi-Ballot kísérletileg felfedezte a Doppler-effektus akusztikus hullámok.
1877-ben az amerikai tudós Thomas Alva Edison feltalálta a készülék rögzítésére és hangfelvételek, amely aztán maga 1889 javult. Úgy találták módon rögzíteni az úgynevezett mechanikus. 1880-ban, a francia tudósok testvérek Pierre Curie és Paul tette a felfedezést, amely bebizonyította, hogy nagyon fontos a akusztikáját. Azt találták, hogy ha egy kvarckristály présel mindkét oldalról, hogy a töltések jelennek meg az arcán a kristályt. Ez a tulajdonság - a piezoelektromos hatás kimutatására nincs hangos ember ultrahang. Ezzel szemben, ha az arcok a kristály, hogy váltakozó feszültséget akkor elkezd rezegni, összeszorította és unclenching.
Sound 2. funkció
kötet # 151; egy teljesítményszint, amely arányos az amplitúdó a hangjelet. A hangerő decibelben mérik, és jelöljük dB. A mértékegység elnevezett Alexander Graham Bell. Hangnyomásszintek jellemző a különböző forrásokból:
Pisztolylövés a parttól több lépésben - 140 dB.
Fájdalom küszöb - 130 dB.
Sugárhajtómű (az utastérben) - 80 dB.
Csendes beszélgetés - 70 dB.
Suhogó csendes szobában - 40 dB.
Zaj a stúdióban - 30 dB.
Hallásküszöbhöz - 0 dB.
Frekvencia (H) # 150; A számú teljes rezgések egységnyi idő (egység # 150; Hertz). Minél nagyobb a frekvencia, annál nagyobb hangot.
csengés # 150; Ez egy hang, amely tapasztalható ingadozás azokat a különböző frekvenciájú és amplitúdójú. Meghatározza az alapvető hangmagasság, felhangok, átfedés bizonyos arányban ad hangot egy adott szín # 150; hangszín.
Azt lehet mondani, hogy a hang határozza meg az egyes felharmonikusok amplitúdói (azaz, számától függ harmonikus kapcsolatot, és az amplitúdója, hogy az amplitúdó a alapvető hullám, és független a fázis magasabb harmonikusok). Időtartam (időtartam) # 150; Az idő, amely alatt a hang a jól hallható bemegy csend.
ultrahang # 151; A hanghullámok amelynek frekvenciája felett az emberi fül, jellemzően ultrahangos kezelés megérteni feletti frekvenciákat 20.000 hertz.
Bár a létezését ultrahang már régóta ismert, annak gyakorlati használatát egészen fiatal. A mi korunkban, ultrahang széles körben használják a különböző fizikai és technológiai módszerekkel. Így szerint a hang terjedési sebessége a közegben ítélik meg a fizikai jellemzőit. Velocity mérések ultrahang frekvencián lehetővé teszi nagyon kis hiba meghatározható például, adiabatikus jellemzőinek gyors folyamatok, az értékek a fajhője gázok, a rugalmassági állandókkal szilárd anyagok.
A gyakorisága ultrahang rezgések alkalmazott az iparban és a biológia, tartományban van néhányszor tíz kHz és néhány MHz. Nagyfrekvenciás rezgéseket általában segítségével előállított piezoelektromos átalakítók, például bárium titanitot. Azokban az esetekben, amikor az elsődleges fontosságú az ereje ultrahangos rezgések, általánosan használt mechanikai forrásai ultrahang. Kezdetben minden ultrahang hullámok által kapott mechanikus (hangvilla, sípok és sziréna).
A természet ultrahang is előfordul komponenseként számos természetes zaj (a zaj a szél, vízesés, eső, a zaj zsindely tekercs a tenger, a hang a villámlás, és így tovább. D.), és ezek közül az élővilág hangzik. Egyes állatok használják ultrahang hullámokat érzékeli az akadályokat, tájékozódás térben és kommunikáció (bálnák, delfinek, denevérek, rágcsálók, tarsiers).
Ultrahang sugárzók osztható két nagy csoportra. Az első kategóriába tartoznak sugárzók generátorok; rezgések ott izgatott, mert a jelenléte akadálya a folyamatos # 151; fúvókák gáz vagy folyadék. A második csoport a sugárzók # 151; elektroakusztikus átalakítók; úgy átalakítani a rezgések már megadott feszültség vagy áram mechanikai rezgés merev test, ami sugárzik a környezetbe az akusztikus hullám.
Ultrahang alkalmazásával 4
4.1 Ultrahang a természetben
Denevérek segítségével echolocation orientáció éjjel, bocsátanak ki, amelyben a száj (Kozhanova # 151; Vespertilionidae), vagy parabola tükröt, amelynek alakja a íj nyílás (patkó # 151; Rhinolophidae) jelek a rendkívül magas intenzitású. 1 # 151; 5 cm-re a fejét az állat ultrahang nyomás eléri a 60 mbar, vagyis megfelel egy érintkező hallható frekvencia régió által keltett hangnyomás a légkalapács. Echo jelek azok denevérek képesek érzékelni a nyomás csak 0,001 mbar, vagyis 10.000-szer kisebb, mint a kibocsátott jeleket. Így denevérek is kitérő repülés közben akadályok még abban az esetben, ha a jelek átfednek az ultrahang echolocation interferencia a 20 mbar nyomáson. A mechanizmusa nagy zavarvédettséget még nem ismert. Amikor lokalizációs denevérek tárgyak, például függőlegesen kifeszített szálak, amelyek átmérője 0,005 # 151; 0,008 mm távolságban 20 cm (fél szárnyfesztávolság), döntő szerepe van a time shift és különbséget intenzitása közötti kibocsátott és a visszavert jelek. Horseshoe lehet vezetni, és a csak egy füle (monoauralno), amely nagymértékben megkönnyítette a nagy folyamatosan mozgó pitvarokat. Azt is tudja kompenzálni a frekvencia eltolódás van a kibocsátott és a visszavert jelek miatt a Doppler-effektus (tárgy közeledik a visszhang sokkal magasabb frekvencián továbbított jel). Csökkenő repülés alatt szonár gyakorisággal, hogy a frekvencia a visszavert ultrahang maradt a régióban maximális érzékenysége „tárgyalás” központok, meg tudják határozni a mozgás sebességét a saját.
Abban lepkék a családban fejlett moly ultrahangos generátor zaj „a nyom kopogtató” denevér folytat ezek a rovarok.
Echolocation használt navigációs és baromfi # 151; zsíros kozodoi vagy oilbirds. Úgy él a hegyi barlangok Latin-Amerikában # 151; Panama észak-nyugati részén a déli Peru és Suriname keletre. Élet a sötétben, zsíros kozodoi azonban alkalmazkodott ragyogóan repülni keresztül a barlangok. Adtak egy kis kattanó hangokat érzékeli az emberi fül és (gyakoriságuk mintegy 7000 hertz). Minden kattintás tart 1-2 milliszekundum. A kattanó hang visszaverődik a falak a dungeon, különböző előrejelzések és akadályait, és érzékeny madár tárgyaláson.
Az ultrahang echolocation a vízben cetfélékkel.
4.2 A diagnosztikai ultrahang alkalmazása a gyógyászatban (ultrahang)
Mivel a jó terjedését az ultrahang lágy emberi szövetben, a relatív biztonsági képest az X-sugarak és a könnyű használat képest mágneses rezonancia-vizsgálat, ultrahangvizsgálat széles körben használják, hogy szemléltesse a állapotban a belső szervek, különösen a hasüregbe, és a kismedencei üreg.
A terápiás ultrahang alkalmazása a gyógyászatban
Amellett, hogy a széles körű használata diagnosztikai alkalmazásokban, ultrahangot használják a gyógyászatban (beleértve a regeneratív), mint a kezelés eszköz.
Ultrahang a következő hatások:
gyulladásgátló, megoldása a kereset;
fájdalomcsillapító, görcsoldó;
kavitáció javítása bőr permeabilitás.
fonoforézishez # 151; kombinált kezelési módszer, ahol a szövet helyett hagyományos gél ultrahangos kibocsátási (használt, például ultrahang-) alkalmazzák terápiás szer (mint például a gyógyszerek és természetes eredetű anyagok). Feltételezzük, hogy az ultrahang segít a terápiás anyag mélyebbre hatolnak a szövetet.
4.3 Az ultrahang használata a kozmetika
Többfunkciós kozmetikai berendezést előállító ultrahang hullámok frekvenciája 1 MHz, alkalmaznak stimuláló és regeneráló bőrsejteket metabolizmusuk. Ultrahang segítségével mikromasszázs termelt sejtek, javítja a vér és nyirok mikrokeringést. Az eredmény jobb bőrszín, szubkután szövetbe és izomba. Ultrahangos masszázs elősegíti a felszabadulását biológiailag aktív anyagok, kiküszöböli izomgörcs, ami a ráncok, meghúzni arc és a test szöveti. Ultrahang alkalmazásával hajtjuk legmélyebb beadása a kozmetikumok és gyógyszerek, és toxinok törlődik és a sejteket.
4.4 Metal Cutting ultrahanggal
A hagyományos szerszámgépek nem lehet fúrni a szűk nyíláson, a fém része a komplex alakú, mint például egy ötágú csillag. Ultrahang segítségével a lehető magnetosztrikció vibrátor lehet egy lyukat fúrni bármilyen alakú. Ultrahang véső teljesen felváltja marógép. Ebben az esetben egy kicsit könnyebb marógép és megmunkáló fém alkatrészek olcsóbb és gyorsabb, mint a marógép.
Ultrahang is csinálni egy csavarmenet a fém alkatrészeket az üveg, a rubin gyémánt. Általában az első szál egy puha fémből, majd az a része leállítjuk. Az ultrahangos készülék menet lehet a már megszilárdult fém, és a legnehezebb ötvözetek. Ez ugyanaz a bélyegeket. Általában bélyeg indulat után aprólékos kidolgozás. Az ultrahangos készülék bonyolult feldolgozás koptató (Emery, korundpor) ultrahangos hullám területen. Szüntelenül hullámzó a ultrahang területen, hogy a szilárd por részecskék vágják az ötvözet a kezelendő és vágott egy lyukat az azonos alakú, mint a bit.
4.5 a keverékek készítése útján ultrahang
Széles körben használt ultrahang készítenek homogén keverékek (homogenizálás). Mégis 1927-ben, amerikai tudósok Limus és Wood találtuk, hogy ha két egymással nem elegyedő folyadékok (például olaj és víz) leengedjük egy főzőpohárba, és vetjük alá ultrahangos besugárzás, az emulzió képződik a főzőpohárban, azaz finom olaj a vízben szuszpenzióban. Ezek az emulziók nagyon fontos a modern ipar: lakkok, festékek, gyógyszerek, kozmetikumok.
4.6 Az ultrahang használata a biológiában
Az a képesség, ultrahang megtörni sejtmembránok találják használni a biológiai kutatás, például külön az enzimek a sejt, ha szükséges. Ultrahang is használják, hogy elpusztítsa a sejten belüli struktúrák, mint például a mitokondriumok és a kloroplasztok közötti összefüggés vizsgálatára azok szerkezetét és funkcióit. Egy másik alkalmazás az ultrahang biológia miatt, hogy képes okozhat mutációkat. Végzett vizsgálatok Oxford, azt mutatta, hogy az alacsony intenzitású ultrahang is károsíthatja a DNS-molekula. A mesterséges létrehozása célzott mutáció fontos szerepet játszik a növénynemesítési. A fő előnye az ultrahang a többi mutagénekkel (X-sugarak, ultraibolya sugárzás), hogy ez rendkívül könnyen kezelhető.
4.7 Az ultrahang használata a tisztításhoz
Az ultrahang használata a mechanikus tisztítási alapul megjelenése annak hatására a folyadék a különböző nemlineáris hatások. Ezek közé tartozik a kavitáció, akusztikus streaming, a hangnyomás. A fő szerepe van kavitáció. A lány buborékok származó közel In összeomló és szennyező elpusztítani őket. Ez a hatás az úgynevezett kavitációs erózió. Mivel erre a célra használt alacsony frekvenciájú ultrahang és a nagyobb teljesítmény.
A laboratóriumi és ipari ultrahangos fürdőben swamping használt oldószert mosogatás és kis alkatrészek (víz, alkohol, és így tovább. P.). Néha rajtuk keresztül a föld részecskéket mossuk még gyökerek (burgonya, sárgarépa, cékla, stb).
Otthon, a textíliák mosása, speciális fénykibocsátó ultrahang készülék helyezni egy külön tartályba.
4.8 Az ultrahang használata a echolocation
A halászati ipar már használt ultrahangos echolocation kimutatására halrajok. Az ultrahang hullámokat visszaverődik a halrajok és jönnek a ultrahang vevő, mielőtt az ultrahangos hullám visszavert alulról.
Az autók ultrahangos parktronics alkalmazni.
Az ultrahang használata a áramlásmérés
Áramlását kontrollálják és adagoló víz és a hűtőközeg 1960 ultrahangos áramlásmérő használnak az iparban.
4.9 Az ultrahangos hibakereső
Ultrahang jól eloszlik az egyes anyagok, amelyek felhasználhatók ultrahangos vizsgálatára ezen anyagokból készült termékek. A közelmúltban, a fejlesztés iránya kap ultrahangos mikroszkópia segítségével vizsgáltuk a felszín alatti réteg anyagból jó felbontású.
4.10 Ultrahangos hegesztés
ultrahangos hegesztés # 151; nyomásos hegesztés, végzett hatására ultrahangos rezgések. Az ilyen típusú hegesztés az összekapcsolására használt alkatrészek, amelyek hő gátolt, csatlakoztatásakor eltérő fémek és fémek erős által oxidfilmeken (alumínium, rozsdamentes acél, permalloy kengyelek, és így tovább. P.), A integrált áramkör gyártási.
A hatás hang homok