Cynhyrchu uwchsain

Y dyfyniad &; super" daw cymeriad uwchsain o'r ffaith bod rhwymyn isaf ei fand amledd yn fwy na chlyw dynol, ond os ydych chi'n ei ddadansoddi o ran tonfedd, mae tonfedd uwchsain yn fyrrach mewn gwirionedd. Mae gwyddonwyr yn galw'r pellter rhwng dau gopa neu gafn ton gyfagos fel tonfedd. Tonfedd tonnau mecanyddol y gall ein clustiau dynol eu clywed yw 2cm ~ 20m (2cm ~ 20m). Felly, rydym yn galw tonnau mecanyddol â thonfedd yn fyrrach na 2 cm fel" uwchsain." Fodd bynnag, mewn cymwysiadau ymarferol, gellir ystyried tonnau mecanyddol â thonfedd is na 3.4cm (uwch na 10000hz) fel ymchwil uwchsonig. Tonfedd uwchsain a ddefnyddir fel arfer ar gyfer diagnosis meddygol yw 10μm ~ 350μm.

Mae uwchsain yn fath o don fecanyddol. Rhaid iddo ddibynnu ar y cyfrwng i luosogi ac ni all fodoli mewn gwactod (fel gofod). Felly, ni allwn ddefnyddio uwchsain mewn gwactod, ond gallwn barhau i ddefnyddio offer electromagnetig sy'n gysylltiedig â thonnau (gan gynnwys tonnau radio, microdonnau, a phelydrau is-goch). , Golau gweladwy, pelydrau uwchfioled, pelydrau-X, pelydrau gama, ac ati), gan ddefnyddio technoleg tonnau electromagnetig.

Yn yr awyr, mae tonnau ultrasonic yn cyfeirio at donnau mecanyddol â thonfedd o lai na 2 cm (er enghraifft, mae tonfedd 1.7 cm, 2 cm yn cyfateb i 17000 Hz, mae tonfedd 1.7 cm yn cyfateb i 20000 Hz, mewn gwirionedd, nid oes safon sefydlog, dim ond gwerth sy'n hawdd ei gofio), ac mae ei donfedd yn fyr iawn. Yn is na therfyn isaf cyffredinol clyw dynol (2cm), mae pobl yn galw'r uwchsain tonnau mecanyddol anghlywadwy hwn, ac mae tonfedd tonnau infrasound yn gyffredinol yn hwy nag 20 metr (er enghraifft, 17 metr, mae tonfedd 20m yn cyfateb i 17Hz, mae tonfedd 17m yn cyfateb i 20Hz), yn uwch na Therfyn uchaf tonfedd y clyw. Mewn cymwysiadau ymarferol, mae tonnau ultrasonic yn aml yn cyd-daro ag ystod y tonnau sain clywadwy tonnau byr, a gellir ystyried tonnau mecanyddol â thonfedd yn fyrrach na 3.4cm (10000hz) fel ymchwil uwchsonig.

Mae ei donfedd yn llawer byrrach na thonnau sain cyffredin, felly gellir ei ddefnyddio ar gyfer torri, weldio, drilio, ac ati. Oherwydd ei donfedd fer, mae ganddo lawer o nodweddion: yn gyntaf, yr anisotropi lluosogi a achosir gan y donfedd fer, a hefyd oherwydd ei donfedd fer a'i allu diffreithiant gwael. Er bod ganddo anisotropi da, mae ganddo golled fawr yn yr awyr ac ni ellir ei drosglwyddo. Pell, treiddiad gwael, hawdd ei wasgaru. Defnyddir uwchsain yn gyffredin mewn diwydiant a meddygaeth ar gyfer canfod ultrasonic. Mae uwchsain, infrasound, a sain glywadwy yr un peth yn y bôn. Yr hyn sydd ganddynt yn gyffredin yw ton fecanyddol, sydd fel arfer yn lluosogi mewn cyfryngau elastig ar ffurf tonnau hydredol. Mae'n fath o luosogi ynni. Y gwahaniaeth yw tonnau ultrasonic. Yn hir ac yn fyr, gall deithio ar hyd llinell syth o fewn pellter penodol heb fawr o ddiffreithiant, ac mae ganddo anisotropi da. Fodd bynnag, o'i gymharu â sain glywadwy a chwyddadwy, mae ganddo bŵer treiddiol gwael ac mae'n hawdd ei wasgaru.

Nid yw deddfau lluosogi myfyrio, plygiant, diffreithiant a gwasgaru tonnau ultrasonic yn y cyfrwng yn eu hanfod yn wahanol i gyfreithiau tonnau sain infrasound a chlywadwy. Ond mae tonfedd uwchsain yn fyr iawn, dim ond ychydig centimetrau, hyd yn oed ychydig filiynau o filimedr. O'u cymharu â thonnau eraill, mae gan donnau ultrasonic lawer o nodweddion: nodweddion lluosogi - mae tonfedd tonnau ultrasonic yn fyr iawn, ac mae maint rhwystrau cyffredin lawer gwaith yn fwy na thonfedd tonnau ultrasonic. Felly, mae gan donnau ultrasonic dreiddiad gwael, galluoedd diffreithiant gwael, a gwasgariad hawdd. . Gall luosogi mewn llinell syth mewn cyfrwng homogenaidd ond mae'n anodd ei wahaniaethu. Po fyrraf tonfedd y don ultrasonic, y mwyaf amlwg yw'r nodwedd. Yn ogystal, yn ôl deddf gwasgaru Rayleigh, mae dwyster y don wasgaredig mewn cyfrannedd gwrthdro â phedwerydd pŵer y donfedd, ac mae tonfedd y don ultrasonic yn hynod fyr. , Felly mae'r gwasgariad yn ddifrifol iawn ac nid yw'r pŵer treiddiol yn dda. Cavitation ─ ─ Pan fydd y don ultrasonic yn lluosogi yn y cyfrwng, mae cyfnod eiledol positif a negyddol. Yn y cyfnod positif, mae'r don ultrasonic yn gwasgu'r moleciwlau canolig i newid dwysedd gwreiddiol y cyfrwng a'i gynyddu; yn y cyfnod pwysau negyddol Pan fo'r moleciwlau canolig yn brin ac wedi'u gwasgaru ymhellach, mae dwysedd y cyfrwng yn cael ei leihau. Pan gymhwysir ton ultrasonic ddigon cryf i'r cyfrwng hylif, bydd y pellter cyfartalog rhwng y moleciwlau canolig yn fwy na'r pellter moleciwlaidd critigol sy'n cadw'r cyfrwng hylif yn gyson. Mae toriad yn digwydd a ffurfir microbubbles. Mae'r ceudodau bach hyn yn ehangu ac yn cau'n gyflym, gan achosi gwrthdrawiadau treisgar rhwng y gronynnau hylif, gan arwain at bwysau o filoedd i ddegau o filoedd o atmosfferau. Mae'r rhyngweithio treisgar hwn rhwng y gronynnau yn cael effaith droi dda, fel bod y ddau hylif anhrosglwyddadwy (fel dŵr ac olew) yn emwlsio ac yn cyflymu diddymiad yr hydoddyn. Gelwir yr effeithiau amrywiol a achosir gan weithred tonnau ultrasonic yn yr hylif yn cavitation ultrasonic.