Merkmale von Ultraschall

Die Ausbreitungsgesetze von Ultraschallwellen im Medium wie Reflexion, Brechung, Beugung und Streuung unterscheiden sich nicht grundlegend von den Gesetzen der (hörbaren) Schallwellen. Aber die Wellenlänge des Ultraschalls ist sehr kurz, nur wenige Zentimeter oder sogar ein paar Tausendstel Millimeter. Im Vergleich zu (hörbaren) Schallwellen hat Ultraschall viele exotische Eigenschaften:

1. Die Wellenlänge der Ultraschallwelle ist sehr kurz, und die Größe des üblichen Hindernisses ist um ein Vielfaches größer als die Wellenlänge der Ultraschallwelle, so dass die Beugungsfähigkeit der Ultraschallwelle sehr schlecht ist, aber sie kann sich in einer gerichteten geraden Linie in einem homogenen Medium ausbreiten. Eigenschaften sind ausgeprägter. Wenn sich die Ultraschallwelle ausbreitet, ist die Richtungsabhängigkeit stark und die Energie ist leicht zu konzentrieren.

2. Ultraschall kann sich in einer Vielzahl von verschiedenen Medien ausbreiten und kann weit genug Strecken zurücklegen.

3. Die Wechselwirkung zwischen Ultraschall und dem Schallübertragungsmedium ist moderat, und es ist einfach, Informationen über den Zustand des Schallübertragungsmediums (Diagnose oder Wirkung auf das Schallübertragungsmedium) zu übertragen. Ultraschall ist eine Form der Welle, die als Träger oder Medium für Erkennungs- und Lastinformationen verwendet werden kann (z. B. B-Ultraschall zur Diagnose); Ultraschall ist auch eine Form von Energie, wenn seine Intensität einen bestimmten Wert überschreitet, kann er passieren und Das Medium, durch das die Ultraschallwelle übertragen wird, interagiert, beeinflusst, verändert und zerstört den Zustand, die Eigenschaften und die Struktur des letzteren (für die Therapie verwendet).

Die Ultraschallwelle interagiert mit dem Medium während des Ausbreitungsprozesses und der Phasen- und Amplitudenänderung, die den Zustand, die Zusammensetzung, die Struktur, die Funktion und die Eigenschaften des Mediums verändern kann. Diese Art der Veränderung wird als Ultraschalleffekt bezeichnet. Die Wechselwirkung zwischen Ultraschall und Medium kann in thermischen Mechanismus, mechanischen Mechanismus und Kavitationsmechanismus unterteilt werden.

(1) Thermischer Mechanismus: Wenn sich die Ultraschallwelle im Medium ausbreitet, wird ihre Schwingungsenergie kontinuierlich vom Medium absorbiert und in Wärme umgewandelt, was die Temperatur des Mediums erhöht. Dieser Effekt der Erhöhung der Temperatur des Mediums wird als thermischer Mechanismus des Ultraschalls bezeichnet. (2) Mechanischer Mechanismus: Wenn die Frequenz niedrig ist, der Absorptionskoeffizient klein ist und die Ultraschalleinwirkungszeit sehr kurz ist, wird der Ultraschalleffekt nicht von einem offensichtlichen thermischen Effekt begleitet. Zu diesem Zeitpunkt kann der Ultraschalleffekt dem mechanischen Mechanismus zugeschrieben werden, dh der Ultraschalleffekt entsteht aus dem Beitrag der mechanischen Größe, die das Schallfeld charakterisiert. Ultraschall ist auch eine Form der Übertragung mechanischer Energie, und Parameter wie Ursprungsverschiebung, Vibrationsgeschwindigkeit, Beschleunigung und Schalldruck im Fluktuationsprozess können den Ultraschalleffekt ausdrücken.

(3) Kavitationsmechanismus: Einer der Hauptmechanismen der ultraschallsonochemischen Wirkung ist die akustische Kavitation (einschließlich der Bildung, des Wachstums und des Zusammenbruchs von Blasen usw.). Das Phänomen umfasst zwei Aspekte, das heißt, der starke Ultraschall erzeugt Blasen in der Flüssigkeit und die spezielle Bewegung der Blasen unter der Einwirkung von starkem Ultraschall.

Ultraschall ist eine hochfrequente mechanische Welle mit den Eigenschaften konzentrierter Energie und starker Durchdringungskraft. Ultraschall besteht aus einer Reihe von dichten und dichten Longitudinalwellen und breitet sich durch das flüssige Medium aus. Wenn die akustische Energie hoch genug ist, wird die Anziehung zwischen Molekülen in der flüssigen Phase während des losen Halbzyklus unterbrochen und bildet einen Kavitationskern. Die Lebensdauer des Kavitationskerns beträgt etwa 0,1 μs, er kann eine lokale Hochtemperatur- und Hochdruckumgebung von etwa 4000-6000 K und 100 MPa im Moment der Explosion erzeugen und einen Mikrojet mit einer Geschwindigkeit von etwa 110 m / s mit einer starken Aufprallkraft erzeugen, dieses Phänomen wird ultraschallkavitation genannt.