Dansk
Visninger: 70 Forfatter: Webstedsredaktør Udgivelsestid: 15-08-2019 Oprindelse: websted
Når ultralydsenergien virker på mediet, vil den forårsage højhastigheds- og finvibration af partikler og producere ændringer af mekaniske størrelser såsom hastighed, acceleration, lydtryk og lydintensitet, hvilket forårsager mekaniske effekter. Ultralyd er en form for transmission af mekanisk energi, som er relateret til bølgeprocessen og frembringer en lineær effekt af vibrationer. Når ultralydsbølge forplanter sig i medium, er partikelforskydningsamplituden meget lille, men partikelaccelerationen forårsaget af ultralyd er meget stor.
Hvis 20 kHz og 1W/cm 2 ultralydsbølge forplanter sig i vand, er lydtryksamplituden 173 kPa, hvilket betyder, at lydtryksamplituden varierer 20.000 gange mellem positiv og negativ 173 kPa pr. sekund. Den maksimale partikelacceleration når 1440 km/s 2, hvilket er omkring 1.500 gange tyngdeaccelerationen. Den intense og hurtigt skiftende mekaniske bevægelse er således kraftultralyd. Mekanisk vibrationseffekt.
Når ultralydsmediet ikke er et homogent lagdelt medium (såsom biologisk væv, menneskelig krop osv.), vil den forskellige akustiske impedans af hvert lag forårsage refleksion og dannelse af stående bølge. Den stående bølges mave og knude vil forårsage ændring af tryk, spænding og acceleration. Fordi massen af forskellige mediumpartikler (f.eks. biologiske molekyler) er forskellig, er vibrationshastigheden forårsaget af trykændringen forskellig. Trykændringen forårsaget af den relative bevægelse af medium partikler er en anden grund til den ultralyds mekaniske effekt. De mekaniske effekter af ultralyd bør bruges til forarbejdning (boring, skæring, komprimering, overfladeforstærkning, svejsning, rengøring, polering og fjernelse af uønskede film og snavs etc.) og til at accelerere andre processer såsom dispergering, homogenisering, emulgering, knusning og sterilisering.
Den mekaniske virkning af ultralyd har været meget brugt i produktionen. Her er nogle eksempler:
Ultralyds højfrekvente vibrationer og strålingstryk kan danne effektiv omrøring og flow i gas og væske. Den stærke stråle og lokale mikroskylning produceret af kavitationsboblevibrationer på den faste overflade kan reducere væskens overfladespænding og friktion betydeligt og ødelægge grænselaget for faststof-væske-grænsefladen og dermed opnå den effekt, som almindelig lavfrekvent mekanisk omrøring ikke kan opnå. Denne funktion er det fysiske grundlag for lægemiddelpenetration, kosmetik, der styrer huden, ultralydsafgasning, blanding og forfining af fødevarer og kosmetik.
Ved at bruge tryk- og højtemperatureffekterne af ultralydsvibrationer og kavitation opstår to slags væsker, to slags faste stoffer eller væske-faststof, væske-gas-grænseflade, molekylepenetration, der danner nye materialeegenskaber. Ultralydssvejsning af metaller eller plast, ultralydsemulgering, rensning og forstøvning kan klassificeres som sådan.
Den lokale chokbølge produceret efter lukningen af kavitationsbobler kan knuse partiklerne i væsken og forfine dem; gøre krystallisationen ensartet; sprede de store og ujævne emulsionsdråber i små ensartede midler (såsom medicinske kontrastmidler, kræftbehandlingsmidler osv.); og endda inkludere rollen som trombeablation.
Ultralydsvibrationer kan få suspenderede partikler til at bevæge sig med forskellige hastigheder i gas og flydende medier, øge risikoen for kollision eller bruge stående bølge for at få dem til at vende mod bølgens bug, og der opstår således kondens. Støvopsamling i aftræk og kunstig nedbør kan tilhøre denne kategori.
På grund af den høje acceleration af ultralydsvibrationer og den akustiske korrosion af kavitation, kan den særlige præcisionsbearbejdning af hårde og sprøde materialer (ædelsten, keramik, glas, magneter osv.) udføres.
Ultralydspuls med høj intensitet kan bruges til at knuse nyrer og galdesten uden at beskadige blødt væv.
