2020-01-14
92
Многообразные применения ультразвука можно условно разделить на три направления:
1) получение информации посредством ультразвука
2) воздействие на вещество
3) обработка и передача сигналов
Области применения ультразвука Частота в кГц
1 10 100 103 104 105 106 107
| Получение информации о веществе | Исследование состава и св-в веществ | газы | ||||||||
| жидкости | ||||||||||
| тв.тела | ||||||||||
| Гидролокация | ||||||||||
| УЗ дефектоскопия | ||||||||||
| Контроль уровней и разм. | ||||||||||
| Медицинская диагностика | ||||||||||
| Воздействие на вещество | Коагуляция аэрозолей | |||||||||
| Воздействие на горение | ||||||||||
| Очистка
| ||||||||||
| Химические процессы | ||||||||||
| Эмульгирование | ||||||||||
| Диспергирование | ||||||||||
| Распыление | ||||||||||
| Кристаллизация | ||||||||||
| Металлизация, пайка | ||||||||||
| Механическая обработка | ||||||||||
| Сварка | ||||||||||
| Пластич. деформирование | ||||||||||
| Терапия | ||||||||||
| Хирургия | ||||||||||
| Обработка сигналов и управление ими | Линии задержки | |||||||||
| Фильтры | ||||||||||
| Акустоэлектронные преоб. | ||||||||||
| Акустооптические устр-ва | ||||||||||
Зависимость скорости распространения и затухания акустических волн от свойств вещества и процессов в них происходящих, используется для:
- контроля протекания химических реакций, фазовых переходов, полимеризации и др.
- определения прочностных характеристик и состава материалов,
- определения наличия примесей,
- определения скорости течения жидкости и газа,
Точность определения состава веществ и наличия примесей высока и составляет доли процента.
Большая группа методов основана на отражении и рассеянии УЗ волн на границах между средами. Эти методы позволяют проводить определять локацию инородных тел и используются в таких сферах как:
|
|
|
- гидролокация,
- неразрушающий контроль и дефектоскопия,
- медицинская диагностика,
- определения уровней жидкостей и сыпучих тел в закрытых ёмкостях,
- определения размеров изделий,
- визуализация звуковых полей – звуковидение и акустическая голография.
Воздействие ультразвука на вещество, приводящее к необратимым изменениям в нём, широко используется в промышленности. При этом механизмы воздействия различны для разных сред. В газах основным фактором являются акустические течения ускоряющие процессы тепломассообмена. Причём эффективность УЗ перемешивания значительно выше обычного гидродинамического, т.к. пограничный слой имеет меньшую толщину. Это используется в следющих процессах:
- ультразвуковая сушка,
- горение в ультразвуковом поле,
- коагуляция аэрозолей,
В жидкостях основную роль играет кавитация. На кавитации основаны следующие технологические процессы:
- ультразвуковая очистка,
- металлизация и пайка,
- так называемый звукокапиллярный эффект - проникновение жидкостей в мельчайшие поры и трещины. Применяется для пропитки пористых материалов и любой обработки твёрдых тел в жидкостях.
- диспергирование твёрдых тел в жидкостях,
- дегазация (деаэрирование) жидкостей,
- кристаллизация,
- интенсификация электрохимических процессов,
- получение аэрозолей.
- уничтожения микроорганизмов и стерилизация инструментов в медицине.
Механическая обработка твёрдых тел с применением ультразвука основана на следующих эффектах: уменьшение трения между поверхностями при УЗ колебаниях одной из них, снижение предела текучести или пластическая деформация под действием УЗ. Ударное воздействие инструмента с УЗ частотой на металлы вызывает из упрочнение и снижение остаточных напряжений. Комбинированное воздействие статического сжатия и ультразвуковых колебаний используется в ультразвуковой сварке.
Действия ультразвука на биологические объекты вызывает разнообразные эффекты и реакции в тканях организма, что широко используется в ультразвуковой терапии и хирургии. При повышении пороговой интенсивности УЗ, соответствующей возникновению кавитации, происходит разрушение бактерий и вирусов и стерилизация лекарственных веществ.
УЗ устройства применяются для преобразования и аналоговой обработки эл.сигналов и для управления световыми сигналами в оптике и оптоэлектронике. Малая скорость ультразвука используется в линиях задержки. Управление оптическими сигналами основывается на дифракции света на ультразвуке. Один из видов такой дифракции – т.н. брегговская дифракция зависит от длины волны ультразвука. Акустооптические устройства позволяют выделить из широкого спектра светового излучения узкий частотный интервал, т.е. осуществлять фильтрацию света.
Ультразвук чрезвычайно интересная вещь и возможности его практического применения не поддаются никакому исчислению. И хотя наше предприятие специализируется на ультразвуковых противонакипных устройствах, мы любим ультразвук во всех его проявлениях и будем рады обсудить любые идеи, с ним связанные.
Литература.
1. «Ультразвук» Энциклопедия под ред. И.П.Голяминой, М. 1979.
2. материалы сайта http://www.dfa.ru
