Ultra-som é parte das ondas sonoras, é o ouvido humano não pode ouvir as ondas sonoras, a freqüência é superior a 20 KHZ, e ondas sonoras têm em comum, que são produzidos por material e vibração, e só é transmitido no meio ; Ao mesmo tempo, também existem amplamente na natureza, muitos animais podem transmitir e receber ultra-sons, dos quais a maioria dos morcegos é excelente, faz uso do eco ultra-sônico do vôo fraco e pega comida no escuro. Mas o ultra-som também tem propriedades especiais, como freqüências mais altas e comprimentos de onda mais curtos, por isso é semelhante a ondas de luz com comprimentos de onda mais curtos.
características
Onda ultra-sônica é uma onda de vibração mecânica elástica, que tem algumas características em comparação com o som audível. A aceleração da vibração no ponto de massa do meio de transmissão é muito grande. A cavitação ocorre em meios líquidos quando a intensidade ultrassônica atinge um certo valor.
Características do feixe
As ondas sonoras de uma fonte sonora viajam em uma direção (fraca em outras direções) chamada feixe. Devido ao seu comprimento de onda curto, as ondas ultra-sônicas mostram um feixe concentrado de radiação movendo-se em uma determinada direção quando passam pelo orifício, que é maior que o comprimento de onda. Por causa da forte direção do ultrassom, as informações podem ser coletadas. Além disso, quando o diâmetro de um obstáculo é maior que o comprimento de onda na direção da propagação ultrassônica, a "sombra sonora" será gerada por trás do obstáculo. São como a passagem de luz através de buracos e obstáculos, de modo que as ondas ultrassônicas têm características semelhantes às das ondas de luz.
A qualidade do feixe da onda ultra-sônica é geralmente medida pelo tamanho do ângulo de divergência (habitualmente)
Isso é mostrado como um acetábulo semissransmissor. Tomando a fonte sonora do tipo pistão circular plana como um exemplo, seu tamanho determina
Princípios básicos de ultra-som
Princípios básicos de ultra-som (4 fotos)
O diâmetro adequado (D) da fonte sonora e o comprimento de onda da onda sonora são mostrados abaixo. Assim, para fazer o corpo de som emite um bom ultra-som direcional, deve fazer Theta Ângulo é pequeno, tanto quanto possível espasmo direto, D emissor (fonte) deve ser grande ou frequência f também deve ser alto para ser demitido, caso contrário, vai sair pela culatra. Como o comprimento de onda do ultra-som, menor que o comprimento de onda do som audível, por isso tem melhor do que as características do feixe de ondas sonoras audíveis, quanto maior a freqüência de ultra-som, menor o comprimento de onda, as características de propagação é significativa para uma determinada direção.
Características de absorção
Quando as ondas ultra-sônicas viajam em vários meios, com o aumento da distância de propagação, a intensidade ultrassônica enfraquecerá gradualmente e a energia gradualmente será consumida. Esse tipo de energia é absorvida pela mídia, que é chamada de absorção sonora. 1845 Stoke. GG) Encontrado: quando as ondas sonoras através do líquido, devido ao movimento relativo da partícula líquida e a fricção interna (isto é, o efeito viscoso) levam à absorção sonora, deduzida pela fricção interna do meio ou líquido viscoso na absorção sonora Fórmula. Além disso, quando as ondas sonoras viajam através de meios líquidos, a temperatura da zona de compressão será maior que a temperatura média. Ao contrário, a temperatura é mais baixa que a temperatura média da área esparsa, portanto, devido à transferência de calor entre a compressão e a parte esparsa das ondas sonoras para a troca de calor, diminuindo assim a energia acústica em 1868 Kirchhoff (Kirchoff g .) causada pela absorção do som da fórmula de condução de calor são deduzidos.
Pode ser visto que o coeficiente de absorção a é proporcional ao quadrado da frequência da onda sonora, e quando a frequência aumenta em 10 vezes, o coeficiente de absorção aumenta em 100 vezes. Ou seja, quanto maior a freqüência, maior a absorção, então a distância de propagação da onda sonora é menor. Em gás, Einstein propôs em 1920 pela dispersão de freqüência de áudio para determinar a taxa de reação do gás associado, promover a absorção do mecanismo de relaxamento térmico molecular do gás se estende ao líquido, porque as moléculas no meio são obtidas pelas colisões entre as moléculas absorvem térmica relaxamento. Assim, as ondas sonoras de baixa frequência podem percorrer uma longa distância no ar e as ondas sonoras de alta frequência decaem rapidamente no ar.
Em sólidos, a absorção sonora depende muito da estrutura real dos sólidos.
Causado pelo exposto para ver algumas das razões para o meio diferente sobre a absorção do som, mas a principal razão é que a viscosidade média, condução de calor, a estrutura real do meio e do meio de dinâmica microscópica causada pelo efeito de relaxamento, etc ., no processo de absorção sonora do meio muda com a frequência do som. Onda ultra-sônica é uma onda sonora de alta freqüência, quando se propaga no mesmo meio, à medida que a freqüência aumenta, a energia absorvida pelo meio aumenta. Por exemplo, a frequência é
A relação de energia absorvida pelo ultra-som de Hz no ar é
As ondas sonoras de Hz são 100 vezes maiores. Para a mesma freqüência de transmissão ultra-sônica devido a diferentes mídias. Por exemplo, ao se propagar em gás, líquido e sólido, sua absorção é a mais forte, mais fraca e menor, respectivamente. Assim, as ondas ultrassônicas percorrem a menor distância no ar.
Quando as ondas ultra-sônicas são propagadas em um meio uniforme, a intensidade acústica é enfraquecida com o aumento da distância devido à absorção do meio, que é a atenuação das ondas sonoras.
Quando a intensidade inicial da onda ultra-sônica é J0, após uma distância de x metros, sua intensidade é
Jx Joe - 2 ax = ""
Onde a é o coeficiente de absorção (coeficiente de atenuação).
O coeficiente de absorção das ondas sonoras em vários meios pode ser obtido a partir de cima.
Pode ser visto a partir disso que a força ultrassônica diminui exponencialmente. Por exemplo, a intensidade da onda ultrassônica com uma freqüência de 106Hz será reduzida pela metade depois de sair da fonte sonora e passar 0,5m no ar. Está viajando na água, vai ser de 500 milhões de milhas antes de ser metade da força.
Pode ser visto que a distância percorrida na água é 1000 vezes a distância percorrida no ar. Quanto maior a frequência, mais rápida a decadência. Se o ultra-som com uma frequência de 1011Hz for transmitido pelo ar, ele desaparecerá sem deixar vestígios em um instante quando deixar a fonte sonora. Em líquidos viscosos, o ultra-som é absorvido mais rapidamente. Por exemplo, a 200C, a intensidade da frequência ultra-sônica de 300kHz é reduzida a metade. Apenas 0,4m de ar espesso é suficiente
Na água, passará por 440m. No óleo de transformador, espalhará cerca de 100m. Em parafina, espalhará cerca de 3m. Portanto, materiais com grande tamanho (borracha, baquelite, asfalto) são bons isolantes para som ultrassônico.
Grande energia
Ondas ultra-sônicas transmitem muito mais energia do que sons audíveis. Porque quando as ondas sonoras atingem um determinado material, devido ao efeito da onda sonora faz com que as moléculas de um material sigam também a vibração, a frequência de vibração e frequência acústica é igual, assim a freqüência de vibração molecular para determinar a velocidade das vibrações moleculares , quanto maior a frequência, maior a velocidade. Assim, moléculas de substância por vibração e energia, a energia além está relacionada à massa das moléculas e moléculas é proporcional ao quadrado da velocidade de vibração, e a velocidade de vibração está relacionada à freqüência vibracional molecular, então quanto maior a freqüência do as ondas sonoras, ou seja, o material, aumentam a energia das moléculas. Ondas ultra-sônicas são muito mais freqüentes do que ondas sonoras, então elas dão mais energia às moléculas materiais. Isso mostra que o próprio ultrassom pode ser
Para fornecer matéria com energia suficiente.
O ouvido humano normal pode ouvir ondas sonoras de baixa frequência e baixa energia. Por exemplo, a voz alta é de cerca de 50uW / cm2. Mas as ondas ultrassônicas têm muito mais energia que as ondas sonoras. Por exemplo, a frequência é
A vibração ultra-sônica de Hz tem a mesma energia que a amplitude e a freqüência
Ondas de Hz vibram um milhão de vezes mais energia porque a energia das ondas sonoras é proporcional ao quadrado da freqüência. Pode ser visto que é principalmente a enorme energia mecânica da onda ultra-sônica
O ponto de massa da matéria produz uma grande aceleração.
Em funcionamento normal, o volume normal da intensidade do som do altifalante é
W / cm2 A arma disparou alto
W / cm2 O som de intensidade moderada faz com que o ponto de massa de água receba apenas alguns por cento da aceleração da gravidade (980cm / s2), por isso não afetará a água. No entanto, se o ultrassom for aplicado à água, a aceleração do ponto de água pode ser centenas de milhares ou até milhões de vezes maior do que a da força, então será
O ponto de água produz movimento rápido. Ele desempenha um papel importante na extração ultrassônica.
Fenômeno de cavitação
A cavitação é um fenômeno físico comum em líquidos. Em um líquido devido ao efeito físico, como a corrente parasita e ultra-som para algumas partes da forma líquida da zona de pressão negativa local, causam assim a ruptura de líquido ou uma interface sólida, formam minúsculas cavidades ou bolhas de ar. A cavitação ou bolhas no líquido no estado instável, nasce, o processo de desenvolvimento, em seguida, rapidamente fechado, quando eles rapidamente fechou estourar, cria uma onda de choque, fazer a área local tem muita pressão. Tal cavitação ocorre quando bolhas ou bolhas se formam em um líquido e fecham rapidamente.
Sobre o processo básico de cavitação e a diferença entre a cavitação e ebulição brevemente da seguinte forma: quando o líquido a pressão constante de aquecimento ou temperatura constante pelo método estático ou dinâmico sob pressão reduzida, pode atingir 茌 vapor líquido cavidade ou cavidade preenchido com gás (ou buracos) começaram a aparecer e desenvolvimento, e depois fechado. Se este estado é causado pelo aumento de temperatura, é chamado de "ebulição". Se a temperatura é basicamente constante e a pressão local cai, é chamada de "cavitação".
Pode ser visto a partir do processo básico de cavitação aérea que a cavitação tem as seguintes características: cavitação é um fenômeno que ocorre em líquido, que não ocorrerá em nenhum ambiente normal. A cavitação é o resultado da descompressão de líquidos, de modo que a cavitação pode ser controlada pelo controle do grau de descompressão. A cavitação é um fenômeno dinâmico que envolve o desenvolvimento e o fechamento da cavitação.
Cavitação ultra-sônica é forte propagação ultra-sônica no líquido, causada por um tipo de fenômenos físicos peculiares, também é a produção de cavidade oca líquido causado, cresceu, compressão, movimento repetitivo fechado, salto rápido do processo físico peculiar. Alta pressão local gerada no colapso da bolha quando fechada, alta temperatura, devido ao campo sonoro de frequência, intensidade sonora e tensão superficial do líquido, viscosidade e ambiente circundante de efeitos de temperatura e pressão, como partículas líquidas de núcleo de gás no campo de som sob a ação de resposta pode ser moderada, também pode ser forte. Portanto, a cavitação sonora é dividida em estado estacionário e cavitação transitória.
Cavitação constante refere-se ao comportamento dinâmico de bolhas de cavitação contendo gases e vapores. Este processo de cavitação geralmente é produzido quando a intensidade do som é menor que 1W / cm2. Bolhas de cavitação vibram por um longo tempo e duram várias ondas sonoras. As bolhas de ar vibrantes no campo de som, devido à expansão da área da superfície da bolha que a compressão do grande, espalhar o expande para o gás dentro da bolha se espalhou para o exterior da bolha, mais do que quando a compressão e fazer bolhas o processo de vibração aumenta. Quando a amplitude da vibração é grande o suficiente, a bolha mudará do estado estável para a cavitação transitória e, em seguida, entrará em colapso.
A cavitação transitória geralmente se refere às bolhas de cavitação geradas quando a intensidade do som é maior que 1W / cm2, e a vibração só é completada dentro de um período de som. Quando a intensidade do som é alta o suficiente e a pressão do som é negativa por meia semana, o líquido é submetido a uma grande tensão. O núcleo da bolha se expande rapidamente e pode atingir várias vezes seu tamanho original. Então, quando a pressão sonora é de meia semana, as bolhas são comprimidas e explodem em pequenas bolhas para formar novos núcleos de cavitação. Quando a bolha se contrai rapidamente, o gás ou vapor na bolha é comprimido, e dentro de um tempo muito curto de colapso da bolha de cavitação, a bolha gera uma alta temperatura de cerca de 5000K, semelhante à temperatura na superfície do sol. Pressão local de cerca de 500 atmosferas, equivalente à pressão do fundo do oceano; A taxa de variação de temperatura é tão alta quanto 109K / s. Acompanhado por uma forte onda de choque e um jato de 400 km / h, fenômeno de luminescência, também podem ser ouvidos pequenos estouros. Pode ser visto que a energia fornecida pela cavitação faz o fluxo local de alta pressão, alta temperatura e alto gradiente, e fornece uma nova maneira de extrair os componentes difíceis de materiais medicinais.
Estudo da cavitação ultra-sônica, iniciado na década de 1930, encontrado em sonoluminescência Monnesco e Frenzel (SL), causado pelo brilho do recurso faz com que o estudo do movimento de bolhas de cavitação ultra-sônica e um levantamento do efeito básico. Eles usaram a medição de bolhas de grupo de cavitação ultrassônica em líquido para estudar a "cavitação de múltiplas bolhas". Para cheng-hao wang, o de-jun zhang da academia chinesa de ciências em 1960 deve culto sob a orientação do acadêmico, tipo de poder é usado para estudar o método do processo completo de movimento de uma única bolha de cavitação, e o experimento provou que a radiação de cavitação e radiação eletromagnética no tempo de fechamento da bolha, eles também estudaram a cavitação
Efeitos emulsionantes e mecânicos. Na década de 1980 os Estados Unidos Gaitan e Crum usando tecnologia de levitação acústica será uma única bolha "aprisionada" em recipiente de pé onda de campo local de abdômen de onda, com mais processo cíclico sincrônico de campo ultrassônico de cavitação e medido. Estes resultados fornecem uma base teórica para a aplicação de ultra-som na indústria, agricultura, medicina e outros campos, e também fornecem condições para a medição da cavitação ultra-sônica.
Medição da intensidade da cavitação
De acordo com um relatório na corrente, a intensidade da cavitação ultra-sônica não é um método de medição absoluta, mas a aplicação de ultra-som no efeito real é de certa forma tem uma relação direta com a intensidade da cavitação, por isso procure maneiras de medir cavitação a força tem um significado importante na aplicação prática. E a intensidade da cavitação e cavitação bolha não só é fechado quando a pressão do tamanho, o número de bolhas de cavitação em volume unitário, também relacionadas com os vários tipos de bolhas de cavitação, por isso só pode medir a intensidade relativa. Actualmente, é estudado principalmente a partir da perspectiva de limpeza ultra-sônica, de modo a medir diretamente o efeito da limpeza ultra-sônica, e os métodos são os seguintes:
Método de corrosão: será cerca de 20 um de espessura de alumínio, estanho ou chumbo no campo de som em uma certa distância, a corrosão cavitação, em um determinado período de tempo, de acordo com a corrosão, o peso da amostra para medir cavitação relativa intensidade, este método é chamado de método de pseudo-corrosão. Este método pode medir a intensidade da cavitação relativa da superfície do líquido para diferentes profundidades. O método de medição é perguntar o acabamento da superfície da amostra de metal é consistente, realizar várias medições, a fim de descobrir o valor médio.
Método químico: quando o iodeto de sódio é colocado em tetracloreto de carbono, a intensidade da cavitação relativa é medida pela quantidade de iodo liberado sob cavitação acústica. Este método é chamado método químico. Este método consiste em utilizar o espectrofotômetro ou o método do traçador radioativo para a determinação quantitativa da liberação de iodo. Porque na intensidade ultra-sônica 5-30 W / cm2, a quantidade de iodo liberado aumentou com o aumento da intensidade do som após 1 min de tratamento, a intensidade da cavitação foi medida com o tamanho da quantidade liberada.
Método de limpeza: limpar com artefatos de contaminação radioativa como amostra, usar após a limpeza ultra-sônica, medir quantitativamente a quantidade de sujeira removida, a fim de medir os efeitos da limpeza ultra-sônica ou intensidade de cavitação relativa, este método é chamado para remover a sujeira. Na aplicação prática, existem também métodos de medição do ruído de cavitação, que não são descritos aqui.
O efeito negativo e aplicação de cavitação ultra-sônica
Devido à vibração não linear das bolhas causada pela cavitação acústica e pela pressão de jateamento quando estouram, muitos efeitos físicos e químicos podem ser produzidos com a cavitação. Esses efeitos têm efeitos negativos, mas também têm aplicações na tecnologia de engenharia. Por exemplo, a superfície das pás de hélice giratórias de alta velocidade usadas pelos navios é frequentemente atingida pela pressão de cavitação e "corrói" em algumas marcas. Quando a cavitação é grave, a presença de um grande número de bolhas de ar afetará o empuxo da hélice. Na indústria civil, cavitação "corrosão" pode danificar tubos e dispositivos. No entanto, o uso de ondas de choque de cavitação ou a alta temperatura local das bolhas fechadas podem ser benéficas na indústria. Por exemplo, a limpeza ultra-sônica refere-se à complexa construção de canais anormais por ondas sonoras e à limpeza de peças de máquinas e partes de microcomputadores colocados em detergente por cavitação ultrassônica. A descalcificação e descalcificação ultra-sónica podem também ser realizadas na caldeira. O processo de emulsificação da produção farmacêutica também pode ser alcançado por cavitação. Emulsões de soluções mistas, como óleo e água, podem ser preparadas na indústria. Soldagem ultrassônica (quebra da camada de óxido da superfície metálica e facilita a soldagem de metais); A cavitação ultra-sônica é usada para promover alguns processos de reação química. Quebrar a fina parede das plantas, promovendo a dissolução de componentes químicos em solventes e melhorando a taxa de composição química. [2]
O princípio da limpeza ultrassônica é o sinal elétrico oscilante de alta freqüência produzido pelo gerador. A vibração mecânica de alta frequência é convertida em alta freqüência pelo transdutor, que é transmitido para o líquido de limpeza, e a peça de trabalho é limpa de forma eficiente. Seu mecanismo de trabalho é usar o efeito de cavitação para duplicar ou mais de dez vendas para melhorar o efeito de limpeza. Quando o líquido é colocado na máquina de limpeza e a onda ultra-sônica é aplicada, a onda ultra-sônica no líquido de limpeza é um tipo de onda de alta frequência com fase densa e transmissão de radiação, que faz o líquido vibrar para frente e para trás em alta velocidade. Na área de pressão negativa da vibração devido ao líquido circundante para complementar, incontáveis formação de pequenas bolhas de vácuo, e na área de pressão positiva, pequenas bolhas de ar fechadas subitamente, sob pressão no processo de fechamento devido à colisão entre líquido tem um choque poderoso ondas formadas até milhares de atmosferas de alta pressão instantânea, efeito na limpeza da peça de trabalho. As gorduras e impurezas adsorvidas na peça de trabalho são rapidamente separadas da peça de trabalho sob alta pressão instantânea contínua. De modo a atingir o objetivo de limpeza. Dois principais parâmetros da onda ultra-sônica: frequência: F> 20KHz; Densidade de potência: p = potência de transmissão (W) / área de transmissão (cm2); Geralmente p acuidade 0,3 w / cm2; Em um líquido para a propagação da limpeza ultra-sônica de sujeira na superfície do objeto, e seu princípio pode ser usado para explicar o fenômeno da cavitação que a propagação de vibração ultra-sônica em uma pressão sonora líquida atinge a pressão atmosférica, a densidade de potência é de 0,35 w / cm2, em seguida, a onda de som ultra-sônico pode atingir vácuo ou pressão negativa, o pico de pressão, mas, de fato, não há pressão negativa, portanto, produzir muita pressão no líquido, o líquido molecular nuclear rasgando em prateleiras vazias. A cavidade está muito próxima do vácuo e se rompe quando a pressão ultrassônica atinge seu máximo quando a pressão ultrassônica é invertida. O fenômeno das ondas de choque causadas pela ruptura de numerosas pequenas bolhas de cavitação é chamado de cavitação. Muito pouco som não pode produzir cavitação. Máquina de limpeza ultra-sônica é composta de três partes principais: (1) a carga do cilindro de aço inoxidável de limpeza de fluido de limpeza (2) (3) ultra-sônica máquina de limpeza ultra-sônica gerador com alta limpeza, máquina as vantagens de baixo ruído e longa vida de equipamento. E pode ser a forma geométrica mais complexa, como uma variedade de furos cegos, micro furos, furos profundos, etc, com outros métodos de limpeza difíceis de limpar peças para uma limpeza eficiente. Como resultado do desempenho único acima, mais e mais pessoas reconhecem e aceitam. Em segundo lugar, as características do equipamento quando a máquina de limpeza ultra-sônica cheia de água, depois de ligar o circuito de alimentação converte a corrente alternada (ac) de 50 hz em corrente alternada freqüência ultra-sônica, gerar oscilação, a formação da oscilação é composta por indutância e circuito ressonante do transdutor de capacitância, e o sinal de oscilação através do feedback constante para prosseguir. O transistor amplifica e envia para o circuito ressonante em série. Esta frequência de ressonância é precisamente ajustada na frequência de ressonância natural do transdutor antes de a máquina sair da fábrica para dar o melhor efeito ao transdutor. Transdutor é através do parafuso prisioneiro e forte ligação adesiva no fundo do tanque de limpeza de aço inoxidável, o transdutor de energia mecânica ultra-sônica através do fundo do canal para passar para o líquido no tanque, e depois aplicado ao líquido de artefatos a serem limpos, de modo para realizar a função de limpeza ultra-sônica. O transistor de alta potência funciona na saturação do comutador, de modo que sua forma de onda de saída é quadrada. Quando a onda quadrada entra no circuito ressonante e é filtrada por indutância e capacitância, ela se torna onda senoidal. Portanto, a forma de onda atual atuando no transdutor tornou-se onda senoidal. Existem dois tipos de gerador de energia ultra-sônica de máquina de limpeza ultra-sônica, um é circuito auto-animado, o outro é circuito animado separadamente. O circuito auto-animado é simples, prático e econômico. Outros circuitos excitados possuem alta potência, com rastreamento de frequência e limitação de corrente, aquecimento e outros tipos de proteção. Os dois circuitos são adequados para empresas em diferentes níveis e mais clientes. 1. Conecte o gerador ao cabo no slot de limpeza. 2. Injete a solução de limpeza selecionada no tanque. 3. Conecte o gerador a 220V mais ou menos 10% de fonte de alimentação de 50Hz. 4. Ligue o interruptor de energia do gerador e a luz indicadora de energia está acesa (neste momento, o líquido no tanque começa a vibrar e a cavitação). 1. Para estender a vida útil, recomenda-se colocar o equipamento em uma área ventilada e seca, e o orifício do ventilador na parte traseira do gerador deve ser limpo regularmente. O gerador tem saídas de ar em todos os lados para manter o ar livre sem impedimentos. 2. (1) o tanque de limpeza deve ser colocado no líquido para arrancar, o menor nível de água> 100 mm (parte inferior) do tipo co-vibrante e horizontal, transdutor na lateral, para a calha de limpeza do tanque ao longo dos 100 mm no ar condicionado abrir uma chance de danificar a máquina. (2) quando a temperatura do corpo do cilindro de limpeza é a temperatura normal, não injete diretamente o líquido de alta temperatura no cilindro, a fim de evitar o afrouxamento do transdutor e afetar o uso normal da máquina. (3) quando a solução de limpeza precisa ser substituído devido à poluição, não ao líquido criogênico diretamente na alta temperatura dentro do cilindro, ele também pode levar ao transdutor, deve fechar o interruptor do aquecedor ao mesmo tempo, a fim de evitar o aquecedor danificado pelo slot sem líquido. (4) verifique o transdutor regularmente para evitar a umidade e impacto, de modo a evitar perdas desnecessárias. 3. Após o uso, a energia principal deve ser desligada. 4. Não reinicie a máquina imediatamente após o desligamento, o tempo de liberação deve ser de mais de um minuto.
