Описание установки

Для изучения терапевтического действия ультразвуковых колебаний в лабораторной работе определяется скорость распространения УЗ в воде с применением аппарата УТП-1 (УТП-3), вырабатывающего УЗ-колебания частотой 880 кГц (2640 кГц), которые излучаются в исследуемый объект (раствор крахмала).

Распространение УЗ луча происходит по законам геометрической оптики. В данном случае падающая УЗ волна перпендикулярна границе раздела двух сред, следовательно и отраженная также перпендикулярна ей.

В результате интерференции двух встречных волн - прямой и обратной, отраженной от границы раздела сред, образуется стоячая волна, т.е. колебательный процесс, в котором определенные точки среды остаются все время в среднем положении (неподвижными), а точки, расположенные на участках между ними, совершают колебания того же периода и с удвоенной амплитудой по отношению к исходной волне. Неподвижные точки стоячей волны называются узлами, точки, совершающие колебания с максимальной амплитудой - пучностями. Положение их в среде со временем не меняется.

Расстояние l_ст между двумя соседними узлами или пучностями стоячей волны равняется половине длины l бегущей волны : l_ст =l/2_.

В растворе крахмала узлам стоячей волны соответствуют белые полосы, а пучностям прозрачные (темные, если задняя стенка сосуда не проницаема для света).

Измерив расстояние L между n узлами (пучностями), начальное положение узла (пучности) считая нулевым и поскольку на этом расстоянии уложится n/2 длин волн найдем, что l= L / (n / 2) = 2L / n , тогда скорость УЗ в данной среде V = ln = 2Ln / n, где n - частота ультразвуковых колебаний в Гц.

В настоящей работе биологическая ткань моделируется водой с частицами крахмала, налитой в стеклянную ванночку. Ванночка располагается на поверхности ультразвукового излучателя. Для уменьшения акустического сопротивления между излучателем и дном ванночки наносится слой вазелина. Пространственная структура стоячей ультразвуковой волны в жидкости наблюдается и измеряется микроскопом.

Принцип работы эхолокатора. Эхолокатор состоит из задающего генератора, пьезоэлектрического датчика, приемника-усилителя отраженных сигналов, индикатора, выполненного на электронно-лучевой трубке, блока развертки и синхронизатора.

Общая блок - схема прибора приведена на рис. 2.

Рис.2 Блок - схема эхолокатора

Задающий генератор формирует высокочастотный электрический сигнал посылки, который поступает на пьезодатчик. В датчике сигнал преобразуется в ультразвуковые колебания, которые излучаются в окружающую среду.

Отраженные от раздела двух сред, волны попадают на датчик, в котором производится обратное преобразование ультразвуковых колебаний в электрический сигнал. Отраженный сигнал в приемнике усиливается и поступает в индикатор (электронно-лучевую трубку -ЭЛТ) .

Синхронизатор служит для одномоментного запуска развертки луча в ЭЛТ и посылки в исследуемую среду УЗ-волны.

Основной принцип эхолокатора заключается в том, что время, за которое электронный луч на экране ЭЛТ пройдет путь от начальной точки до прихода отраженного импульса равно времени прохождения ультразвуковой волны до раздела двух сред и обратно до пьезодатчика.

Зная время, прошедшее с момента посылки сигнала до его полного приема (t - пропорционально расстоянию l между метками излучения и приема УЗ-импульса на экране ЭЛТ), следовательно зная расстояние до поверхности раздела сред (L), можно найти скорость ультразвука в данной среде (V).

V =