Ягма Медицинская физика
Лечебный факультет
1 курс
1 семестр
1 поток
Лекция № 5
«Ультразвук»
Составил: Бабенко Н.И.
2010 г.
-
Ультразвук и его получение. Излучатели ультразвука.
Ультразвук — это механические колебания, частотой свыше 20 000 Гц, которые распространяются в упругих средах в виде продольных волн. Источники ультразвука бывают:
1. Естественные:
живые;
неживые.
2. Искусственные:
акустикомеханические преобразователи;
электроакустические преобразователи (пьезоэлектрические, магнитострикционные).
Естественные источники ультразвука - это источники не созданные руками человека и самостоятельно существующие в природе.
Живые источники: кузнечики, сверчки, рыбы, летучие мыши, дельфины. Неживые источники: ветер, обвалы в горах, землетрясения.
Искусственные источники ультразвука называются акустическими преобразователями, т. к. они преобразуют механическую или электрическую энергию в энергию ультразвуковых колебаний.
Акустикомеханические преобразователи - это такие преобразователи, в которых ультразвуковые колебания возникают при прерывании потока жидкости или газа. Примеры: свисток Гальтона, ультразвуковая сирена.
Электроакустические преобразователи - это такие преобразователи, в которых ультразвуковые колебания возникают при действии на некоторые вещества переменных электрических или магнитных полей.
Пьезоэлектрические преобразователи (пьезо - давлю) — такие преобразователи, которые для получения ультразвука используют явление обратного пьезоэффекта.
Пьезоэффект бывает прямой и обратный.
Прямой пьезоэффект заключается в появлении на поверхности некоторых кристаллов ( пьезодиэлектриков ) зарядов под действием механического напряжения (сжатие, растяжение, изгиб). Рис.1.
При прямом пьезоэффекте:
величина заряда на поверхности пропорциональна приложенному механическому напряжению;
знак заряда определяется направлением механического воздействия.
нет воздействия сжатие растяжение
Рис.1
Обратный пьезоэффект - это явление изменения размеров (деформации) диэлектрика при его помещении в переменное электрическое поле.
Вещества с выраженными пьезоэлектрическими свойствами называются пьезоэлектриками или пьезодиэлектриками: сегнетова соль, титанат бария, кварц.
Магнитострикционные преобразователи - это такие преобразователи, которые для получения ультразвука используют явление магнитострикции. Магнитострикция - это явление изменения форм (размеров) некоторых ферромагнитных веществ под действием переменного магнитного поля.
К этим веществам относятся:
- никель и его сплавы;
- кобальт и его сплавы;
- ферриты - керамические соединения на основе оксидов железа, никеля, цинка.
Вещество в виде стержня помещают внутрь катушки. При подключении катушки к источнику переменного электрического напряжения ультразвуковой частоты, электрический ток воздействует на стержень своей магнитной составляющей и вызывает его деформацию (удлинение) с частотой тока. Рис.2
Рис.2