Značajke ultrazvuka

Zakoni širenja ultrazvučnih valova u mediju kao što su refleksija, lom, difrakcija i raspršivanje ne razlikuju se bitno od zakona (zvučnih) zvučnih valova. No, valna duljina ultrazvuka je vrlo kratka, samo nekoliko centimetara, ili čak nekoliko tisućinki milimetra. U usporedbi s (zvučnim) zvučnim valovima, ultrazvuk ima mnoga egzotična svojstva:

1. Valna duljina ultrazvučnog vala je vrlo kratka, a veličina uobičajene prepreke mnogo je puta veća od valne duljine ultrazvučnog vala, tako da je difrakcijska sposobnost ultrazvučnog vala vrlo loša, ali se može razmnožavati u usmjerenoj ravnoj liniji u homogenom mediju. karakteristike su izraženije. Stoga, kada se ultrazvučni val širi, usmjerenost je jaka, a energija se lako koncentrira.

2. Ultrazvuk se može razmnožavati u različitim medijima i može putovati dovoljno daleko.

3. Interakcija ultrazvuka i medija prijenosa zvuka je umjerena i lako je nositi informacije o stanju medija prijenosa zvuka (dijagnoza ili učinak na medij prijenosa zvuka). Ultrazvuk je oblik vala, koji se može koristiti kao nosač ili medij za otkrivanje i učitavanje informacija (kao što je B-ultrazvuk koji se koristi za dijagnozu); ultrazvuk je također oblik energije, kada njegov intenzitet prelazi određenu vrijednost, može proći i Medij kroz koji se prenosi ultrazvučni val komunicira, utječe, mijenja i uništava stanje, svojstva i strukturu potonjeg (koristi se za terapiju).

Ultrazvučni val komunicira s medijem tijekom procesa razmnožavanja, a faza i amplituda se mijenjaju, što može promijeniti stanje, sastav, strukturu, funkciju i svojstva medija. Ova vrsta promjene naziva se ultrazvučni učinak. Interakcija između ultrazvučnog i srednjeg može se podijeliti na toplinski mehanizam, mehanički mehanizam i kavitacijski mehanizam.

(1) Toplinski mehanizam: Kada se ultrazvučni val širi u mediju, medij kontinuirano apsorbira svoju vibracijsku energiju i pretvara se u toplinu, što povećava temperaturu medija. Ovaj učinak povećanja temperature medija naziva se toplinski mehanizam ultrazvuka. (2) Mehanički mehanizam: Kada je frekvencija niska, koeficijent apsorpcije je mali, a ultrazvučno vrijeme djelovanja je vrlo kratko, ultrazvučni učinak nije popraćen očitim toplinskim učinkom. U ovom trenutku, ultrazvučni učinak može se pripisati mehaničkom mehanizmu, to jest, ultrazvučni učinak potječe od doprinosa mehaničke količine koja karakterizira zvučno polje. Ultrazvuk je također oblik prijenosa mehaničke energije, a parametri kao što su pomicanje podrijetla, brzina vibracija, ubrzanje i zvučni tlak u procesu fluktuacije mogu izraziti ultrazvučni učinak.

(3) Kavitacijski mehanizam: Jedan od glavnih mehanizama ultrazvučnih sonokemijskih učinaka je akustična kavitacija (uključujući stvaranje, rast i kolaps mjehurića itd.). Fenomen uključuje dva aspekta, odnosno jak ultrazvuk proizvodi mjehuriće u tekućini i posebno kretanje mjehurića pod djelovanjem jakog ultrazvuka.

Ultrazvuk je visokofrekventni mehanički val s karakteristikama koncentrirane energije i jake prodorne snage. Ultrazvuk se sastoji od niza gustih i gustih uzdužnih valova i razmnožava se kroz tekući medij. Kada je akustična energija dovoljno visoka, privlačnost između molekula u tekućoj fazi prekida se tijekom labavog polucikruga, tvoreći jezgru kavitacije. Životni vijek jezgre kavitacije je oko 0,1μs, može generirati lokalnu visoku temperaturu i visokotlačno okruženje od oko 4000-6000 K i 100MPa u trenutku eksplozije i generirati mikrojet s brzinom od oko 110 m / s s jakom udarnom silom, ovaj fenomen se naziva Ultrazvučna kavitacija.