21. век - век радио електронике, атома, освајањапростор и ултразвук. Наука о ултразвуку је данас релативно млада. Крајем 19. века, П. Н. Лебедев, руски физиолог, водио је своје прве студије. Након тога, многи еминентни научници почели су да проучавају ултразвук.
Ултразвук је таласно ширењеосцилаторно кретање које чине честице средине. Има своје карактеристике, по којима се разликује од звукова звучног опсега. Релативно је лако добити усмерено зрачење у ултразвучном опсегу. Поред тога, добро је фокусиран, па се као резултат тога повећава интензитет осцилација. Када се шири у чврстим течностима, течностима и гасовима, ултразвук доводи до занимљивих појава које су нашле практичну примену у многим областима технологије и науке. То је оно што је ултразвук, чија је улога у различитим сферама живота данас веома велика.
Ултразвук је последњих година почео да се игра у научнимистраживања имају све значајнију улогу. Успешно су спроведене експерименталне и теоријске студије у области акустичких струјања и ултразвучне кавитације, што је омогућило научницима да развију технолошке процесе који настају при излагању ултразвуку у течној фази. То је моћан метод за проучавање различитих појава у таквој области знања као што је физика. Ултразвук се користи, на пример, у физици полупроводника и чврстог стања. Данас се формира посебна грана хемије која се зове „ултразвучна хемија“. Његова примена омогућава убрзање многих хемијско-технолошких процеса. Рођена је и молекуларна акустика – нова грана акустике која проучава молекуларну интеракцију звучних таласа са материјом. Појавиле су се нове области примене ултразвука: холографија, интроскопија, акустоелектроника, ултразвучно фазно мерење, квантна акустика.
Поред експерименталног и теоријског рада уовој области данас су изведене многе практичне вежбе. Развијене су специјалне и универзалне ултразвучне машине, инсталације које раде под повећаним статичким притиском и др. У производњу су уведене аутоматске ултразвучне инсталације укључене у производне линије које могу значајно повећати продуктивност рада.
Хајде да разговарамо више о томе шта је ултразвук.Већ смо рекли да су то еластични таласи и осцилације. Фреквенција ултразвука је више од 15-20 кХз. Субјективна својства нашег слуха одређују доњу границу ултразвучних фреквенција, која га одваја од фреквенције чујног звука. Ова граница је, дакле, условна, и свако од нас другачије дефинише шта је ултразвук. Горњу границу означавају еластични таласи, њихова физичка природа. Они се шире само у материјалном медијуму, односно таласна дужина мора бити знатно већа од средњег слободног пута молекула присутних у гасу или међуатомских растојања у чврстим течностима и течностима. При нормалном притиску у гасовима, горња граница фреквенције УС је 109 Хз, а чврсте материје и течности - 1012-1013 Хз.
Ултразвук се такође налази у природи као компонентамноге природне буке (водопад, ветар, киша, шљунак који је котрљао сурф, као и звуци који прате грмљавинско пражњење итд.), и као саставни део животињског света. Неке врсте животиња га користе за оријентацију у простору, откривање препрека. Такође је познато да делфини користе ултразвук у природи (углавном фреквенције од 80 до 100 кХз). У овом случају, снага сигнала локације које емитују може бити веома велика. Познато је да су делфини у стању да открију јата риба удаљена и до километар од њих.
Емитери (извори) ултразвука су подељени на 2велике групе. Први су генератори, у којима се осцилације побуђују због присуства препрека у њима инсталираних на путу сталног протока - млаза течности или гаса. Друга група у коју се могу комбиновати извори ултразвука су електро-акустични претварачи, који претварају дате струјне или електричне флуктуације напона у механичку вибрацију коју врши чврсто тело које зрачи акустичне таласе у околину.
На средњим и ниским фреквенцијама пријемнициултразвук су најчешће електроакустични претварачи пиезоелектричног типа. Они могу да репродукују облик примљеног акустичног сигнала, представљен као временска зависност звучног притиска. Уређаји могу бити широкопојасни или резонантни, у зависности од услова примене за које су намењени. Термални пријемници се користе за добијање временски усредњених карактеристика звучног поља. То су термистори или термопарови обложени супстанцом која апсорбује звук. Притисак и интензитет звука се такође могу проценити оптичким методама као што је дифракција светлости ултразвуком.
Постоји много области примене заОво користи различите карактеристике ултразвука. Ове области се могу грубо поделити у три области. Први од њих је повезан са добијањем различитих информација помоћу ултразвучних таласа. Други правац је његов активни утицај на супстанцу. А трећи је повезан са преносом и обрадом сигнала. У сваком случају се користи УС одређеног фреквентног опсега. Покрићемо само неке од многих области у којима је нашла своју примену.
Квалитет овог чишћења се не може поредити са другимначине. Приликом испирања делова, на пример, до 80% загађивача остаје на њиховој површини, око 55% - код вибрационог чишћења, око 20% - код ручног чишћења, а код ултразвучног чишћења не остане више од 0,5% загађивача. Детаљи који имају сложен облик могу се добро очистити само уз помоћ ултразвука. Важна предност његове употребе је висока продуктивност, као и ниски трошкови физичког рада. Штавише, могуће је заменити скупе и запаљиве органске раствараче јефтиним и сигурним воденим растворима, користити течни фреон итд.
Озбиљан проблем је загађење ваздуха чађом,дим, прашина, метални оксиди итд. Ултразвучни метод чишћења ваздуха и гаса на излазу гаса можете користити без обзира на влажност околине и температуру. Ако се ултразвучни емитер стави у комору за таложење прашине, његова ефикасност ће се повећати стотине пута. Шта је суштина таквог прочишћавања? Честице прашине које се насумично крећу у ваздуху ударају се јаче и чешће под утицајем ултразвучних вибрација. Истовремено, њихова величина се повећава због чињенице да се спајају. Коагулација је процес увећања честица. Њихове пондерисане и увећане акумулације хватају се посебним филтерима.
Ако уђете између радног предмета ирадну површину инструмента помоћу ултразвука, абразивног материјала, онда ће честице абразива током рада емитера утицати на површину овог дела. У овом случају, материјал се уништава и уклања, подвргава се обради под дејством разних усмерених микро-утицаја. Кинематику обраде чине главни покрет – сечење, односно уздужне вибрације које врши алат, и помоћно – кретање помака које апарат врши.
Ултразвук може обављати различите послове.За абразивна зрна извор енергије су уздужне вибрације. Уништавају обрађени материјал. Кретање хране (помоћно) може бити кружно, попречно и уздужно. Ултразвучна обрада је прецизнија. У зависности од величине зрна абразива, креће се од 50 до 1 микрона. Користећи алате различитих облика, можете направити не само рупе, већ и сложене резове, закривљене секире, гравирати, брусити, правити матрице, па чак и бушити дијамант. Материјали који се користе као абразив су корунд, дијамант, кварцни песак, кремен.
Ултразвук у инжењерству се често користи на теренурадио електроника. У овој области често постаје неопходно одложити електрични сигнал у односу на неки други. Научници су пронашли добро решење сугеришући употребу ултразвучних линија одлагања (скраћено ЛЗ). Њихово деловање заснива се на чињеници да се електрични импулси претварају у ултразвучне механичке вибрације. Како се то дешава? Чињеница је да је брзина ултразвука знатно мања од оне коју развијају електромагнетне осцилације. Импулс напона након инверзне трансформације у електричне механичке осцилације ће бити одложен на излазу линије у односу на улазни импулс.
Пиезоелектрични и магнетостриктивнипретварачи се користе за претварање електричних вибрација у механичке и обрнуто. ЛЗ се, респективно, деле на пиезоелектричне и магнетостриктивне.
Користе се различите врсте ултразвука заутицај на живе организме. У медицинској пракси, његова употреба је сада веома популарна. Заснован је на ефектима који се јављају у биолошким ткивима када ултразвук пролази кроз њих. Таласи изазивају флуктуације у честицама медијума, што ствара неку врсту микромасаже ткива. А апсорпција ултразвука доводи до њиховог локалног загревања. Истовремено се у биолошким медијима дешавају одређене физичко-хемијске трансформације. Ове појаве не изазивају неповратну штету у случају умереног интензитета звука. Они само побољшавају метаболизам, па стога доприносе виталној активности тела изложеног њима. Такви феномени се користе у ултразвучној терапији.
Кавитација и јако загревање при високиминтензитет доводи до уништења ткива. Овај ефекат се данас користи у хирургији. За хируршке операције користи се фокусирани ултразвук, који омогућава локално уништавање у најдубљим структурама (на пример, мозак), без оштећења околних. У хирургији се користе и ултразвучни инструменти код којих радни крај изгледа као турпија, скалпел, игла. Вибрације које су им наметнуте дају нове квалитете овим уређајима. Потребна сила је значајно смањена, стога се смањује трауматизам операције. Поред тога, манифестује се аналгетички и хемостатски ефекат. Удар тупим инструментом помоћу ултразвука се користи за уништавање одређених врста неоплазми које су се појавиле у телу.
Утицај на биолошка ткива врши се за уништавање микроорганизама и користи се у процесима стерилизације лекова и медицинских инструмената.
У основи се ради о проучавању абдоменашупљине. У ту сврху се користи посебан апарат. Ултразвук се може користити за проналажење и препознавање различитих ткивних и анатомских аномалија. Задатак је често следећи: постоји сумња на малигну формацију и потребно је разликовати је од бенигне или заразне формације.
Ултразвук је користан у прегледу јетре и зарешавање других проблема, који укључују откривање опструкције и болести жучних путева, као и проучавање жучне кесе ради откривања присуства камења и других патологија у њој. Поред тога, може се користити тестирање на цирозу и друге дифузне бенигне болести јетре.
У области гинекологије, посебно уанализа јајника и материце, употреба ултразвука је дуго времена главни правац у коме се посебно успешно спроводи. Често је овде потребна и диференцијација бенигних и малигних формација, што обично захтева најбољи контраст и просторну резолуцију. Слични закључци могу бити корисни у проучавању многих других унутрашњих органа.
Ултразвук је такође пронашао свој путстоматологије, где се користи за уклањање каменца. Омогућава вам брзо, бескрвно и безболно уклањање плака и камена. Истовремено, орална слузница није повређена, а "џепови" шупљине се дезинфикују. Уместо бола, пацијент доживљава осећај топлоте.
