Jaką siłę wywierają wibracje ultradźwiękowe na obiekt？

Wibracje obiektu mogą generować wahania. Fala mechaniczna o częstotliwości od 16 Hz do 20 kHz może powodować słuch człowieka. Fala mechaniczna w tym paśmie nazywana jest falą dźwiękową. Częstotliwości ultradźwiękowe poniżej 20 kHz nazywane są falami infradźwiękowymi, a częstotliwości płaskie powyżej 20 kHz nazywane są falami ultradźwiękowymi. Wspólne ultradźwiękowy przetwornik pomiaru odległości ma częstotliwość od dziesiątek kHz do dziesiątek mHz. Fale ultradźwiękowe, podobnie jak dobrze znane fale, mogą przemieszczać się w cieczach, ciałach stałych, gazach i ulegać rozkładowi podczas propagacji. Fale ultradźwiękowe mają ogólne właściwości fal dźwiękowych. Kiedy rozprzestrzeniają się w różnych mediach, będą strzelać i odbijać się w interfejsie. Gdy spotkają się dwie kolumny fal ultradźwiękowych, nastąpi interakcja. Fale ultradźwiękowe to mechaniczne oscylacje w ośrodkach sprężystych. W porównaniu z falami dźwiękowymi częstotliwość fal ultradźwiękowych jest znacznie wyższa, więc długość fali fal ultradźwiękowych jest krótsza, zdolność propagacji liniowej jest silniejsza niż fale dźwiękowe, a kierunkowość jest dobra, a wiązka jest skoncentrowana. Cechy. Fale ultradźwiękowe można ogólnie podzielić na fale oscylacyjne poprzeczne i fale oscylacyjne podłużne. Przy czym podłużne ultradźwiękowe są bardziej powszechne w zastosowaniach praktycznych. Gdy fala ultradźwiękowa rozchodzi się w ciele stałym i cieczy, szybkość zaniku jest niewielka, odległość propagacji jest duża i można zastosować falę ultradźwiękową o wyższej częstotliwości. Kiedy fala ultradźwiękowa rozchodzi się w powietrzu, częstotliwość zanika szybciej, dlatego powszechnie stosuje się falę ultradźwiękową o niższej częstotliwości. Różne typy i różne częstotliwości czujników i generatorów ultradźwiękowych, wraz z obwodami realizującymi różne funkcje, mogą rozwijać różne typy sprzętu do zastosowań ultradźwiękowych i są szeroko stosowane w medycynie, komunikacji, przemyśle, obronie narodowej i innych aspektach.

Kiedy fale ultradźwiękowe rozchodzą się w ośrodku, w ośrodku propagacji zachodzą różne efekty, które powodują odpowiednie zmiany mechaniczne, fizyczne, elektromagnetyczne i chemiczne w ośrodku, powodując skutki mechaniczne, elektromagnetyczne, termiczne i chemiczne:

(1) Efekt mechaniczny: Wibracje mechaniczne Ultradźwiękowy czujnik odległości generowany przez falę ultradźwiękową spowoduje rozproszenie ośrodka stałego, emulgację ośrodka ciekłego i upłynnienie ośrodka żelowego. Płynne medium generuje zjawisko fali stojącej pod wpływem fal ultradźwiękowych, powodując, że drobne cząstki zawieszone w płynie gromadzą się w węzłach pod działaniem siły mechanicznej, co objawia się okresową agregacją cząstek w przestrzeni. Materiały magnetostrykcyjne wytwarzają kompresję mechaniczną pod wpływem wibracji mechanicznych fal ultradźwiękowych, co powoduje namagnesowanie. Materiały piezoelektryczne wytwarzają kompresję mechaniczną pod wpływem wibracji mechanicznych fal ultradźwiękowych, co powoduje indukowanie ładunków.

(2) Efekt kawitacji: Kiedy fala ultradźwiękowa rozchodzi się w cieczy, maleńkie cząstki cieczy wytwarzają intensywny ruch pod działaniem fal ultradźwiękowych, wytwarzając w ten sposób wiele drobnych pęcherzyków. Te małe pęcherzyki natychmiastowo rozszerzają się i pękają pod wpływem fal ultradźwiękowych, powodując, że te maleńkie cząstki powodują zderzenia z bardzo dużą prędkością i wytwarzają niezwykle wysokie ciśnienie. Gwałtowne zderzenie i tarcie między takimi cząsteczkami, dwie niemieszające się ciecze, powoduje powstanie emulgacji, dzięki czemu temperatura cieczy również dramatycznie wzrasta, przyspieszając w ten sposób rozpuszczanie substancji rozpuszczonej, reakcja chemiczna zwiększa prędkość cieczy. Działanie tej cieczy pod działaniem ultradźwięków nazywa się efektem kawitacji.

(3) Efekt termiczny: Kiedy obwód czujnika ultradźwiękowego rozprzestrzenia się w ośrodku, powoduje wibracje i tarcie cząstek. Część energii ultradźwiękowej jest pochłaniana przez cząstki w energię cieplną, a temperatura medium odpowiednio wzrasta. Podczas gdy energia ultradźwiękowa o wysokiej częstotliwości ma bardzo duży wpływ na uderzenie, ośrodek pochłaniający energię ma znaczące efekty termiczne.

(4) Efekt chemiczny: Kawitacja fali ultradźwiękowej powoduje również gwałtowny wzrost temperatury cieczy, przyspieszając w ten sposób rozpuszczanie substancji rozpuszczonej i przyspieszając szybkość reakcji chemicznej cieczy. Ultradźwięki mogą również powodować dużą liczbę polimeryzacji chemicznej, rozkładu i hydrolizy oraz znaczne przyspieszenie katalityczne. Efekt ultradźwiękowy może mieć również znaczący wpływ na niektóre procesy elektrochemiczne i fotochemiczne.