Ультразвук, источники ультразвука, особенности распространения.
Ультразвуковые волны – это механические волны с частотой более 20 000 Гц.
Особенности распространения ультразвука: в воздушной среде распространяются очень плохо, хорошо – в жидких и твердых средах, дифракция практически не наблюдается (малая длина волны).
Источники ОБРАТНЫЙ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ
МАГНИТОСТРИКЦИЯ
ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ : 1. ПРЯМОЙ 2. Обратны
Получение ультразвука базируется на обратном пьезоэлектрическом эффекте. Для получения ультразвука используются специальные преобразователи — трансдьюсеры, которые превращают электрическую энергию в энергию ультразвука.
Эффект состоит в том, что если к определенным материалам (пьезоэлектрикам- некоторые кристаллы при внесении их в электрическое поле испытывают механическую деформацию (кварц) ) приложить электрическое напряжение, то произойдет изменение их формы.
Если к пьезоэлементу приложить быстропеременный ток, то элемент начнет с высокой частотой сжиматься и расширяться (т.е. колебаться), генерируя ультразвуковое поле.
Возвращающиеся сигналы вызывают колебания пьезоэлемента и появление на его гранях переменного электрического тока. В этом случае пьезоэлемент функционирует как ультразвуковой датчик.
При действии
магнитного поля ферромагнитные вещества
слегка деформируются. Поместив,
ферромагнитный стержень в переменное
магнитное поле, частота которого больше
20 кГц, можно возбудить его механические
колебания той же частоты. В результате
в окружающей среде возникает ультразвуковая
волна.
Ультразвуковая волна имеет малую длину волны поэтому
распространяется прямолинейно в форме продольных волн.
Характерным свойством ультразвуковой волны высокой частоты является:
интенсивное поглощение,
отражение от воздушной среды.
Действие ультразвуковых волн на вещество
механическое (деформация микроструктуры вещества, явление кавитации в жидкости – образование микрополостей, заполненных парами жидкости или газа, растворенного в жидкости, сопровождается ионизацией, диссоциацией),
физико-химическое (можно размельчать и диспергировать различные среды – образование вакцин, аэрозолей; осаждение суспензий, коагуляция аэрозолей, очистка газов от примесей, ускорение реакций полимеризаций и окисления),
тепловое.
При поглощении ультразвука в биообъектах происходит преобразование акустической энергии в тепловую. Локальный нагрев тканей на доли и единицы градусов повышает интенсивность процессов обмена веществ. В результате повышается проницаемость мембран, и как следствие происходит ускорение процессов обмена веществ. При повышении интенсивности и длительности воздействия УЗ происходит разрушение биоструктур.
На комплексном действии механических, физико-химических и тепловых факторов основано биологическое действие – гибель бактерий, грибов, простейших. При незначительной плотности – увеличивается проницаемость мембран, усиливаются процессы тканевого обмена.