الموجات فوق الصوتية ………………………………………………………………………… .4

الموجات فوق الصوتية كموجات مرنة ………………………………………… ..4

السمات المحددة للموجات فوق الصوتية .....................................5

مصادر ومستقبلات الموجات فوق الصوتية ………………………………………… ..7

بواعث الميكانيكية ……………………………………………… ... 7

محولات الكهرباء الصوتية …………………………… .9

مستقبلات الموجات فوق الصوتية ………………………………………………… .. 11

استخدام الموجات فوق الصوتية ……………………………………………………… ... 11

التنظيف بالموجات فوق الصوتية ………………………………………………… ... 11

تصنيع الآلات فائقة الصلابة والهشة

المواد ………………………………………………………………………. 13

اللحام بالموجات فوق الصوتية ……………………………………………………… .14

اللحام بالموجات فوق الصوتية والتعليب ……………………………………… 14

تسريع عمليات الإنتاج ……………… .. …………… 15

كشف الخلل بالموجات فوق الصوتية ………………………… .. …………… 15

الموجات فوق الصوتية في الالكترونيات الراديوية ……………………… .. ……………… 17

الموجات فوق الصوتية في الطب ………………………………… .. …………… .. 18

الأدب …………………………………………………… .. …………………… .19

إجراء.

القرن الحادي والعشرون هو قرن الذرة ، وغزو الفضاء ، والإلكترونيات اللاسلكية والموجات فوق الصوتية. علم الموجات فوق الصوتية حديث العهد نسبيًا. أولاً يعمل المختبرعلى دراسة الموجات فوق الصوتية قام بها الفيزيائي الروسي العظيم ب. ن. ليبيديف في أواخر التاسع عشر، ثم شارك العديد من العلماء البارزين في الموجات فوق الصوتية.

الموجات فوق الصوتية هي حركة تذبذبية تشبه الموجة للجسيمات المتوسطة. تتميز الموجات فوق الصوتية ببعض الميزات مقارنة بأصوات النطاق المسموع. في نطاق الموجات فوق الصوتية ، من السهل نسبيًا الحصول على إشعاع اتجاهي ؛ يفسح المجال بشكل جيد للتركيز ، ونتيجة لذلك تزداد شدة الاهتزازات فوق الصوتية. عندما تنتشر في الغازات والسوائل و المواد الصلبةيولد الموجات فوق الصوتية ظواهر مثيرة للاهتمام، تم العثور على العديد منها الاستخدام العمليفي مختلف مجالات العلوم والتكنولوجيا.

في السنوات الاخيرةتبدأ الموجات فوق الصوتية في لعب دور متزايد في البحث العلمي. تم إجراء الدراسات النظرية والتجريبية في مجال التجويف بالموجات فوق الصوتية والتدفقات الصوتية بنجاح ، مما جعل من الممكن تطوير العمليات التكنولوجيةتتدفق تحت تأثير الموجات فوق الصوتية في المرحلة السائلة. في الوقت الحاضر ، يتم تشكيل اتجاه جديد في الكيمياء - الكيمياء فوق الصوتية ، والتي تسمح بتسريع العديد من العمليات الكيميائية والتكنولوجية. بحث علميساهم في ظهور فرع جديد من الصوتيات - الصوتيات الجزيئية ، الذي يدرس التفاعل الجزيئي للموجات الصوتية مع المادة. ظهرت مجالات جديدة لتطبيق الموجات فوق الصوتية: التنظير الداخلي ، التصوير المجسم ، الصوتيات الكمومية ، قياس الطور فوق الصوتي ، الإلكترونيات الصوتية.

جنبا إلى جنب مع البحث النظري والتجريبي في مجال الموجات فوق الصوتية ، هناك الكثير العمل التطبيقي. آلات الموجات فوق الصوتية العالمية والخاصة ، والتركيبات التي تعمل تحت ضغط ثابت متزايد ، وتركيبات ميكانيكية بالموجات فوق الصوتية لتنظيف الأجزاء ، ومولدات بتردد متزايد و نظام جديدالتبريد ، المحولات ذات المجال الموزع بشكل موحد. تم إنشاء تركيبات تلقائية بالموجات فوق الصوتية وإدخالها في الإنتاج ، والتي يتم تضمينها في خطوط الإنتاج ، مما يجعل من الممكن زيادة إنتاجية العمالة بشكل كبير.

الموجات فوق الصوتية.

الموجات فوق الصوتية (الولايات المتحدة) - اهتزازات وموجات مرنة ، يتجاوز ترددها 15-20 كيلو هرتز. يتم تحديد الحد الأدنى لمنطقة التردد فوق الصوتي ، التي تفصلها عن منطقة الصوت المسموع ، من خلال الخصائص الذاتية للسمع البشري وهي مشروطة ، لأن الحد الأعلى للإدراك السمعي يختلف من شخص لآخر. يرجع الحد الأعلى لترددات الموجات فوق الصوتية إلى الطبيعة الفيزيائية للموجات المرنة ، والتي يمكن أن تنتشر فقط في وسط مادي ، أي بشرط أن يكون الطول الموجي أكبر بكثير من متوسط ​​المسار الحر للجزيئات في الغاز أو المسافات بين الذرية في السوائل والمواد الصلبة. في الغازات في ضغط عاديالحد الأعلى لترددات الموجات فوق الصوتية هو »10 9 هرتز ، في السوائل والمواد الصلبة يصل تردد القطع إلى 10 12-10 13 هرتز. اعتمادًا على الطول الموجي والتردد ، تختلف الموجات فوق الصوتية مواصفات خاصةالإشعاع والاستقبال والانتشار والتطبيق ، وبالتالي ، فإن منطقة الترددات فوق الصوتية تنقسم إلى ثلاثة مجالات:

ترددات الموجات فوق الصوتية المنخفضة (1.5 × 10 4-10 5 هرتز) ؛

متوسط ​​(10 5-10 7 هرتز) ؛

عالية (10 7-10 9 هرتز).

الموجات المرنة ذات الترددات من 10 9-10 13 هرتز تسمى عادة فرط الصوت.

الموجات فوق الصوتية كموجات مرنة.

لا تختلف الموجات فوق الصوتية (الصوت غير المسموع) بطبيعتها عن الموجات المرنة في النطاق المسموع. ينتشر فقط في الغازات والسوائل طوليالأمواج ، والمواد الصلبة - الطولي والقصس.

يخضع انتشار الموجات فوق الصوتية للقوانين الأساسية الشائعة للموجات الصوتية من أي نطاق تردد. القوانين الأساسية للتوزيع قوانين انعكاس الصوت وانكسار الصوت عند الحدود بيئات مختلفةوانحراف الصوت وتشتت الصوتفي ظل وجود عقبات وعدم تجانس في الوسط ومخالفات عند الحدود ، قوانين انتشار الدليل الموجيفي مناطق محدودة من البيئة. تلعب النسبة بين الطول الموجي للصوت l و الحجم الهندسيد - حجم مصدر الصوت أو العوائق في مسار الموجة ، حجم عدم تجانس الوسط. عندما يحدث انتشار الصوت بالقرب من العوائق بشكل أساسي وفقًا لقوانين الصوتيات الهندسية (يمكنك استخدام قوانين الانعكاس والانكسار). يتم تحديد درجة الانحراف عن النمط الهندسي للانتشار والحاجة إلى مراعاة ظواهر الانعراج بواسطة المعلمة

، حيث r هي المسافة من نقطة المراقبة إلى الجسم الذي يسبب الانعراج.

يتم تحديد سرعة انتشار الموجات فوق الصوتية في وسط غير محدود من خلال خصائص مرونة وكثافة الوسط. في الوسائط المحدودة ، تتأثر سرعة انتشار الموجة بوجود وطبيعة الحدود ، مما يؤدي إلى اعتماد التردد على السرعة (تشتت سرعة الصوت). الانخفاض في سعة الموجة فوق الصوتية وشدتها أثناء انتشارها في اتجاه معين ، أي توهين الصوت ، ناتج ، كما هو الحال بالنسبة للموجات من أي تردد ، عن طريق انحراف مقدمة الموجة مع المسافة من المصدر ، تشتت وامتصاص الصوت. في جميع الترددات ، سواء النطاقات المسموعة وغير المسموعة ، يحدث ما يسمى بالامتصاص "الكلاسيكي" ، بسبب لزوجة القص (الاحتكاك الداخلي) للوسط. بالإضافة إلى ذلك ، هناك امتصاص إضافي (استرخاء) ، والذي غالبًا ما يتجاوز الامتصاص "الكلاسيكي".

مع شدة موجات الصوت بشكل ملحوظ ، تظهر تأثيرات غير خطية:

يتم انتهاك مبدأ التراكب ويحدث تفاعل الموجات ، مما يؤدي إلى ظهور النغمات ؛

· يتغير شكل الموجة ، ويتم إثراء طيفها بتوافقيات أعلى ، وبالتالي يزيد الامتصاص ؛

· عندما يتم الوصول إلى قيمة حدية معينة لشدة الموجات فوق الصوتية ، يحدث التجويف في السائل (انظر أدناه).

معيار قابلية تطبيق قوانين الصوتيات الخطية وإمكانية إهمال التأثيرات غير الخطية هو: م<< 1, где М = v/c, v – колебательная скорость частиц в волне, с – скорость распространения волны.

المعلمة M تسمى "رقم ماخ".

ميزات محددة للموجات فوق الصوتية

على الرغم من أن الطبيعة الفيزيائية للموجات فوق الصوتية والقوانين الأساسية التي تحدد انتشارها هي نفسها بالنسبة للموجات الصوتية في أي نطاق تردد ، إلا أنها تتمتع بعدد من الميزات المحددة. ترجع هذه الميزات إلى الترددات العالية نسبيًا في الولايات المتحدة.

يحدد صغر الطول الموجي شخصية شعاعيةانتشار الموجات فوق الصوتية. بالقرب من الباعث ، تنتشر الموجات على شكل حزم ، ويظل حجمها العرضي قريبًا من حجم الباعث. عندما تصطدم هذه الحزمة (الشعاع الأمريكي) بعقبات كبيرة ، فإنها تخضع للانعكاس والانكسار. عندما تصطدم الحزمة بعوائق صغيرة ، تنشأ موجة متناثرة ، مما يجعل من الممكن اكتشاف عدم التجانس الصغير في الوسط (بترتيب أعشار ومئات من ملم). إن انعكاس وتشتت الموجات فوق الصوتية على عدم تجانس الوسط يجعل من الممكن أن تتشكل في وسط معتم بصريًا صور صوتيةكائنات تستخدم أنظمة تركيز الصوت ، على غرار الطريقة التي يتم بها ذلك باستخدام أشعة الضوء.

يسمح تركيز الموجات فوق الصوتية ليس فقط بالحصول على صور صوتية (التصوير الصوتي وأنظمة التصوير الثلاثية الأبعاد الصوتية) ، ولكن أيضًا يركزالطاقة السليمة. بمساعدة أنظمة التركيز بالموجات فوق الصوتية ، من الممكن تشكيل محدد مسبقًا خصائص الاتجاهيةبواعث وإدارتها.

يسبب تغير دوري في معامل الانكسار لموجات الضوء ، مرتبطًا بتغيير كثافة الموجات فوق الصوتية حيود الضوء بالموجات فوق الصوتيةلوحظ في الترددات الأمريكية في نطاق ميغا هرتز-جيجاهيرتز. في هذه الحالة ، يمكن اعتبار الموجة فوق الصوتية محزوز حيود.

أهم تأثير غير خطي في مجال الموجات فوق الصوتية التجويف- ظهور كتلة من الفقاعات النابضة مملوءة بالبخار أو الغاز أو خليط منهما في السائل. الحركة المعقدة للفقاعات ، وانهيارها ، واندماجها مع بعضها البعض ، إلخ. توليد نبضات انضغاطية (موجات الصدمات الدقيقة) وتدفقات صغيرة في السائل ، تسبب التسخين الموضعي للوسط ، التأين. هذه التأثيرات تؤثر على المادة: يحدث تدمير المواد الصلبة في السائل ( تآكل التجويف) ، يحدث خلط السوائل ، ويتم بدء أو تسريع العمليات الفيزيائية والكيميائية المختلفة. من خلال تغيير ظروف التجويف ، من الممكن تعزيز أو إضعاف تأثيرات التجويف المختلفة ، على سبيل المثال ، مع زيادة تواتر الموجات فوق الصوتية ، ويزداد دور التدفقات الدقيقة ويقل تآكل التجويف ، مع زيادة الضغط في السائل ، دور الزيادات الدقيقة. تؤدي الزيادة في التردد إلى زيادة شدة العتبة المقابلة لبداية التجويف ، والتي تعتمد على نوع السائل ومحتواه من الغاز ودرجة الحرارة وما إلى ذلك. بالنسبة للمياه عند الضغط الجوي ، عادة ما تكون 0.3-1.0 واط / سم 2. التجويف هو مجموعة معقدة من الظواهر. تنتشر الموجات فوق الصوتية في شكل سائل بمناطق متناوبة من الضغط المرتفع والمنخفض ، مما يخلق مناطق ذات ضغط عالٍ ومناطق تكاثر. في منطقة مخلخلة ، ينخفض ​​الضغط الهيدروستاتيكي إلى حد أن القوى المؤثرة على جزيئات السائل تصبح أكبر من قوى التماسك بين الجزيئات. نتيجة للتغير الحاد في التوازن الهيدروستاتيكي ، "ينكسر" السائل مكونًا العديد من الفقاعات الصغيرة من الغازات والأبخرة. في اللحظة التالية ، عندما تبدأ فترة من الضغط المرتفع في السائل ، تكونت الفقاعات في وقت مبكر من الانهيار. تترافق عملية انهيار الفقاعات مع تكوين موجات صدمية ذات ضغط فوري محلي مرتفع للغاية ، يصل إلى عدة مئات من الغلاف الجوي.

الموجات فوق الصوتية

الموجات فوق الصوتية- اهتزازات مرنة بتردد يتجاوز حد السمع للإنسان. عادة ، يعتبر نطاق الموجات فوق الصوتية ترددات أعلى من 18000 هرتز.

على الرغم من أن وجود الموجات فوق الصوتية معروف منذ فترة طويلة ، إلا أن استخدامه العملي صغير السن نوعًا ما. في الوقت الحاضر ، تستخدم الموجات فوق الصوتية على نطاق واسع في مختلف الأساليب الفيزيائية والتكنولوجية. لذلك ، وفقًا لسرعة انتشار الصوت في الوسط ، يتم الحكم على خصائصه الفيزيائية. تتيح قياسات السرعة عند ترددات الموجات فوق الصوتية إمكانية تحديد ، على سبيل المثال ، الخصائص الثابتة للحرارة للعمليات السريعة ، وقيم السعة الحرارية المحددة للغازات ، والثوابت المرنة للمواد الصلبة ، وذلك باستخدام أخطاء صغيرة جدًا.

مصادر الموجات فوق الصوتية

يكمن تردد الاهتزازات فوق الصوتية المستخدمة في الصناعة وعلم الأحياء في نطاق بترتيب عدة ميغا هرتز. عادة ما يتم إنشاء هذه الاهتزازات باستخدام محولات طاقة الباريوم تيتانيت البيزوكيراميك. في الحالات التي تكون فيها قوة الاهتزازات فوق الصوتية ذات أهمية قصوى ، عادة ما يتم استخدام المصادر الميكانيكية للموجات فوق الصوتية. في البداية ، تم تلقي جميع الموجات فوق الصوتية ميكانيكيًا (ضبط الشوكات ، والصفارات ، وصفارات الإنذار).

في الطبيعة ، تم العثور على الولايات المتحدة كمكونات للعديد من الضوضاء الطبيعية (في ضوضاء الرياح ، والشلال ، والمطر ، وضوضاء الحصى التي تدحرجها الأمواج ، والأصوات المصاحبة لتصريفات البرق ، وما إلى ذلك) ، وبين الأصوات عالم الحيوان. تستخدم بعض الحيوانات الموجات فوق الصوتية لاكتشاف العوائق والتوجه في الفضاء.

يمكن تقسيم بواعث الموجات فوق الصوتية إلى مجموعتين كبيرتين. الأول يشمل بواعث - مولدات ؛ تكون التذبذبات فيها متحمسة بسبب وجود عقبات في مسار التدفق المستمر - نفاثة من الغاز أو السائل. المجموعة الثانية من بواعث - محولات كهربائية صوتية ؛ إنهم يحولون التقلبات المعطاة بالفعل للجهد الكهربي أو التيار الكهربائي إلى اهتزاز ميكانيكي لجسم صلب ، يشع الموجات الصوتية في البيئة.

صافرة جالتون

أول صافرة بالموجات فوق الصوتية صنعت عام 1883 بواسطة الإنجليزي جالتون. يتم إنشاء الموجات فوق الصوتية هنا مثل صوت عالي النبرة على حافة السكين عندما يضربه تيار من الهواء. يتم لعب دور هذا الرأس في صافرة غالتون بواسطة "شفة" في تجويف رنان أسطواني صغير. يصطدم غاز الضغط العالي الذي يمر عبر أسطوانة مجوفة بهذه "الشفة" ؛ تحدث التذبذبات ، التي يتم تحديد ترددها (حوالي 170 كيلو هرتز) بحجم الفوهة والشفتين. قوة صافرة جالتون منخفضة. يستخدم بشكل أساسي لإعطاء الأوامر عند تدريب الكلاب والقطط.

صافرة السائل بالموجات فوق الصوتية

يمكن تكييف معظم صفارات الموجات فوق الصوتية للعمل في وسط سائل. بالمقارنة مع المصادر الكهربائية للموجات فوق الصوتية ، فإن صفارات الموجات فوق الصوتية السائلة منخفضة الطاقة ، ولكن في بعض الأحيان ، على سبيل المثال ، للتجانس بالموجات فوق الصوتية ، يكون لها ميزة كبيرة. نظرًا لأن الموجات فوق الصوتية تنشأ مباشرة في وسط سائل ، فلا يوجد فقدان للطاقة من الموجات فوق الصوتية أثناء الانتقال من وسط إلى آخر. ولعل الأكثر نجاحًا هو تصميم صافرة سائلة بالموجات فوق الصوتية ، صنعه العالمان الإنجليز Kottel and Goodman في أوائل الخمسينيات من القرن الماضي. في ذلك ، يخرج تيار مائع عالي الضغط من فوهة بيضاوية ويتم توجيهه إلى لوح فولاذي. أصبحت التعديلات المختلفة لهذا التصميم منتشرة على نطاق واسع من أجل الحصول على وسائط متجانسة. نظرًا لبساطة واستقرار تصميمها (تم تدمير اللوحة المتذبذبة فقط) ، فإن هذه الأنظمة متينة وغير مكلفة.

صفارة إنذار

نوع آخر من المصادر الميكانيكية للموجات فوق الصوتية هو صفارات الإنذار. لها قوة عالية نسبيًا وتستخدم في الشرطة وسيارات الإطفاء. تتكون جميع صفارات الإنذار الدوارة من غرفة مغلقة من الأعلى بواسطة قرص (الجزء الثابت) حيث يتم عمل عدد كبير من الثقوب. يوجد نفس عدد الثقوب على القرص الذي يدور داخل الحجرة - الدوار. عندما يدور الدوار ، يتزامن موضع الثقوب الموجودة فيه بشكل دوري مع موضع الثقوب على الجزء الثابت. يتم تزويد الغرفة بالهواء المضغوط باستمرار ، والتي تهرب منها في تلك اللحظات القصيرة عندما تتزامن الثقوب الموجودة على العضو الدوار والجزء الثابت.

تتمثل المهمة الرئيسية في تصنيع صفارات الإنذار ، أولاً ، في عمل أكبر عدد ممكن من الثقوب في الدوار ، وثانيًا ، تحقيق سرعة دوران عالية. ومع ذلك ، من الصعب للغاية تلبية هذين المطلبين في الممارسة العملية.

الموجات فوق الصوتية في الطبيعة

تطبيق الموجات فوق الصوتية

الاستخدام التشخيصي للموجات فوق الصوتية في الطب (الموجات فوق الصوتية)

نظرًا للانتشار الجيد للموجات فوق الصوتية في الأنسجة الرخوة للإنسان ، وعدم ضررها النسبي مقارنة بالأشعة السينية ، وسهولة استخدامها مقارنةً بالتصوير بالرنين المغناطيسي ، تُستخدم الموجات فوق الصوتية على نطاق واسع لتصور حالة الأعضاء الداخلية للإنسان ، وخاصة في تجويف البطن و تجويف الحوض.

التطبيقات العلاجية للموجات فوق الصوتية في الطب

بالإضافة إلى استخدامها على نطاق واسع لأغراض التشخيص (انظر الموجات فوق الصوتية) ، تستخدم الموجات فوق الصوتية في الطب كعامل علاجي.

الموجات فوق الصوتية لها تأثير:

• مضاد للالتهابات ، ماص
• مسكن ، مضاد للتشنج
• تعزيز التجويف من نفاذية الجلد

Phonophoresis هي طريقة مشتركة تتأثر فيها الأنسجة بالموجات فوق الصوتية والمواد الطبية التي تدخل معها (الأدوية والأصل الطبيعي). يرجع توصيل المواد تحت تأثير الموجات فوق الصوتية إلى زيادة نفاذية البشرة والغدد الجلدية وأغشية الخلايا وجدران الأوعية للمواد ذات الوزن الجزيئي الصغير ، وخاصة أيونات البيشوفيت المعدنية. راحة الرحلان الفائق للأدوية والمواد الطبيعية:

• لا يتم تدمير المادة الطبية بالموجات فوق الصوتية
• التآزر بين عمل الموجات فوق الصوتية والمواد العلاجية

مؤشرات ل bischofite ultraphonophoresis: هشاشة العظام ، تنخر العظم ، التهاب المفاصل ، التهاب الجراب ، التهاب اللقيمة ، نتوء الكعب ، الحالات بعد إصابات الجهاز العضلي الهيكلي ؛ التهاب الأعصاب ، اعتلال الأعصاب ، التهاب الجذور ، الألم العصبي ، إصابة الأعصاب.

يتم تطبيق Bischofite-gel ويتم استخدام سطح العمل للباعث للتدليك الدقيق للمنطقة المصابة. هذه التقنية متقاربة ، شائعة في الرحلان الفوقي (مع الأشعة فوق البنفسجية للمفاصل والعمود الفقري ، تبلغ الشدة في منطقة عنق الرحم 0.2-0.4 واط / سم 2 ، في منطقتي الصدر والقطني - 0.4-0.6 واط / سم 2).

قطع المعادن بالموجات فوق الصوتية

في آلات القطع المعدنية التقليدية ، من المستحيل حفر ثقب ضيق ذي شكل معقد في جزء معدني ، على سبيل المثال ، في شكل نجمة خماسية. بمساعدة الموجات فوق الصوتية ، هذا ممكن ، يمكن للهزاز التقبضي المغناطيسي حفر ثقوب من أي شكل. يحل إزميل فوق صوتي محل آلة الطحن تمامًا. في الوقت نفسه ، يكون هذا الإزميل أبسط بكثير من آلة الطحن ، كما أنه أرخص وأسرع لمعالجة الأجزاء المعدنية به مقارنة بآلة الطحن.

يمكن للموجات فوق الصوتية إجراء قطع حلزوني في الأجزاء المعدنية والزجاج والياقوت والماس. عادة ، يتم تصنيع الخيط أولاً من المعدن اللين ، ثم يتم تقوية الجزء. في جهاز الموجات فوق الصوتية ، يمكن صنع الخيوط من معدن مقوى بالفعل وفي سبائك صلبة. الشيء نفسه مع الطوابع. عادة ، يتم تقوية الختم بعد الانتهاء منه بعناية. على جهاز الموجات فوق الصوتية ، يتم إجراء المعالجة الأكثر تعقيدًا بواسطة مادة جلخ (صنفرة ، مسحوق اكسيد الألمونيوم) في مجال الموجات فوق الصوتية. تتأرجح جزيئات المسحوق الصلب باستمرار في مجال الموجات فوق الصوتية ، وتقطع السبيكة التي تتم معالجتها وتقطع ثقبًا بنفس شكل الإزميل.

تحضير الخلائط بالموجات فوق الصوتية

تستخدم الموجات فوق الصوتية على نطاق واسع لإعداد مخاليط متجانسة (التجانس). في عام 1927 ، اكتشف العلماء الأمريكيون ليموس آند وود أنه إذا تم سكب سائلين غير قابلين للامتزاج (على سبيل المثال ، الزيت والماء) في دورق واحد وتعرضوا للإشعاع فوق الصوتي ، فسيتم تكوين مستحلب في الدورق ، أي تعليق جيد من الزيت في الماء. تلعب هذه المستحلبات دورًا مهمًا في الصناعة: وهي الورنيش والدهانات والمنتجات الصيدلانية ومستحضرات التجميل.

استخدام الموجات فوق الصوتية في علم الأحياء

وجدت قدرة الموجات فوق الصوتية على كسر أغشية الخلايا تطبيقًا في الأبحاث البيولوجية ، على سبيل المثال ، إذا لزم الأمر ، لفصل الخلية عن الإنزيمات. تستخدم الموجات فوق الصوتية أيضًا لتدمير الهياكل داخل الخلايا مثل الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء من أجل دراسة العلاقة بين هيكلها ووظيفتها. هناك تطبيق آخر للموجات فوق الصوتية في علم الأحياء يتعلق بقدرتها على إحداث الطفرات. أظهرت الدراسات التي أجريت في أكسفورد أنه حتى الموجات فوق الصوتية منخفضة الكثافة يمكن أن تلحق الضرر بجزيء الحمض النووي. يلعب الخلق الاصطناعي الهادف للطفرات دورًا مهمًا في تربية النباتات. الميزة الرئيسية للموجات فوق الصوتية على المطفرات الأخرى (الأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية) هي سهولة التعامل معها.

استخدام الموجات فوق الصوتية للتنظيف

يعتمد استخدام الموجات فوق الصوتية للتنظيف الميكانيكي على حدوث تأثيرات غير خطية مختلفة في سائل تحت تأثيره. وهي تشمل التجويف ، والتيارات الصوتية ، وضغط الصوت. الدور الرئيسي الذي يلعبه التجويف. فقاعاته ، التي تنشأ وتنهار بالقرب من التلوث ، تدمرها. يُعرف هذا التأثير باسم تآكل التجويف. الموجات فوق الصوتية المستخدمة لهذه الأغراض لها ترددات منخفضة وطاقة متزايدة.

في المختبر وظروف الإنتاج ، تستخدم الحمامات فوق الصوتية المملوءة بمذيب (ماء ، كحول ، إلخ) لغسل الأجزاء الصغيرة والأواني. في بعض الأحيان بمساعدتهم ، حتى المحاصيل الجذرية (البطاطس والجزر والبنجر وما إلى ذلك) يتم غسلها من جزيئات الأرض.

تطبيق الموجات فوق الصوتية في قياس التدفق

منذ الستينيات من القرن الماضي ، تم استخدام عدادات التدفق فوق الصوتي في الصناعة للتحكم في التدفق وحساب الماء والمبرد.

استخدام الموجات فوق الصوتية في الكشف عن الخلل

تنتشر الموجات فوق الصوتية جيدًا في بعض المواد ، مما يجعل من الممكن استخدامها للكشف عن الخلل بالموجات فوق الصوتية للمنتجات المصنوعة من هذه المواد. في الآونة الأخيرة ، تم تطوير اتجاه الفحص المجهري بالموجات فوق الصوتية ، مما يجعل من الممكن دراسة الطبقة تحت السطحية للمادة بدقة جيدة.

اللحام بالموجات فوق الصوتية

اللحام بالموجات فوق الصوتية - اللحام بالضغط ، الذي يتم تحت تأثير الاهتزازات فوق الصوتية. يستخدم هذا النوع من اللحام لتوصيل الأجزاء التي يصعب تسخينها ، أو عند توصيل المعادن أو المعادن غير المتشابهة بأفلام أكسيد قوية (الألومنيوم ، الفولاذ المقاوم للصدأ ، النوى المغناطيسية بيرمالوي ، إلخ). لذلك يتم استخدام اللحام بالموجات فوق الصوتية في إنتاج الدوائر المتكاملة.

استخدام الموجات فوق الصوتية في الطلاء الكهربائي

تستخدم الموجات فوق الصوتية لتكثيف العمليات الجلفانية وتحسين جودة الطلاءات التي تنتجها طريقة كهروكيميائية.

وزارة التربية والتعليم بمنطقة ريازان

ميزانية الدولة الإقليمية

مؤسسة تعليمية مهنية

"كلية ريازان التربوية"

مشروع تعليمي فردي

في تخصص "الفيزياء"

الموضوع: "الموجات فوق الصوتية والموجات فوق الصوتية في حياة الإنسان"

أنجزه: فاسيليفا

ألينا نيكولايفنا

التخصص: 44.02.02 التدريس

في الصفوف الابتدائية

المجموعة: 11 ش

الزعيم: جالكينا

ناتاليا يفجينيفنا

مقدمة.

اخترت موضوع "الموجات فوق الصوتية والأشعة تحت الصوتية في حياة الإنسان" لأني أجده ممتعًا ومفيدًا للغاية.

الموجات فوق الصوتية والموجات فوق الصوتية خارج نطاق الترددات التي تسبب الأحاسيس الصوتية.

تحدث الموجات دون الصوتية ، أو الموجات المرنة بترددات 16 هرتز وما دون ، في ظل مجموعة متنوعة من الظروف - عندما تهب الرياح بأجسام مختلفة ، تهتز الأدوات الآلية بسعة كافية ، وجسم سيارة متحركة ، ومحرك طائرة عامل ، إلخ. . لا تدرك أجهزة السمع البشرية الأشعة تحت الصوتية ، ولكن الجسم ككل يتفاعل معها ، لذا فإن الحاجة إلى دراسة مفصلة لهذه الاهتزازات أمر مفهوم. بدأت أبحاث الأشعة تحت الصوتية مؤخرًا نسبيًا ، وفي الوقت الحالي لا توجد نظرية متماسكة للنطاق المشار إليه من الموجات المرنة. إن مهمة دراسة الموجات دون الصوتية معقدة بسبب خصائص تأثيرها على الأدوات والكائنات الحية. لذلك ، فإن الأعضاء الداخلية للشخص لها ترددات تذبذب خاصة بها (ترددات طنين) تتراوح من 6 إلى 8 هرتز ، وبالتالي فإن تأثير التذبذبات دون الصوتية ذات السعة الكافية يمكن أن يسبب أحاسيس غير سارة وحتى مؤلمة. لذلك ، فإن أحد أهداف دراسة الموجات دون الصوتية هو تحديد درجة تأثير التذبذبات منخفضة التردد على الجهاز العصبي والقلب والأوعية الدموية للشخص ، على أدائه.

بمساعدة الموجات فوق الصوتية ، يتم تنظيف الأسطح والأجزاء وتجميعات الآليات بشكل فعال من الملوثات المختلفة وآثار التآكل وما إلى ذلك. لذلك ، بمساعدة التركيبات بالموجات فوق الصوتية ، يتم تنظيف الأجزاء من الزيت ، وآثار الحجم ، ويتم تنظيف قاع السفينة ، علاوة على ذلك ، يمنع التثبيت الوقائي بالموجات فوق الصوتية تلوث قاع السفينة البحرية بالكائنات البحرية الحية والنباتية المختلفة ، وبالتالي الحفاظ على الصفات التشغيلية للسفينة. بمساعدة الموجات فوق الصوتية ، يتم تنقية الهواء من التلوث عن طريق ترسيب جزيئات الشوائب ، وتستخدم الموجات فوق الصوتية لمكافحة الضباب ، إلخ.

تستخدم الموجات فوق الصوتية أيضًا على نطاق واسع في تسريع عدد من العمليات التكنولوجية ، حيث يصعب استخدام طرق أخرى. على سبيل المثال ، عند اللحام أو لحام الرقائق أو الأسلاك الرقيقة ، فإن الموجات فوق الصوتية هي التي تجعل من الممكن الحصول على وصلات عالية الجودة. سأخبرك المزيد عن كل هذا في الجزء الرئيسي من المشروع.

الهدف من المشروع:

تعرف على مفاهيم الموجات فوق الصوتية والموجات فوق الصوتية. تذكر أين يتم استخدامها. تعرف على تأثير الصوت فوق والأشعة تحت الحمراء على جسم الإنسان.

أهداف المشروع:

1. دراسة المادة حول موضوع "تأثير الموجات فوق الصوتية والموجات فوق الصوتية على جسم الإنسان"

2. أن يكون قادراً على تطبيق المادة المدروسة في الحياة.

الموجات فوق الصوتية والموجات فوق الصوتية في حياة الإنسان.

تأثير الموجات فوق الصوتية.

الموجات فوق الصوتية - الموجات الصوتية التي لها تردد أعلى من تلك التي تدركها الأذن البشرية ، وعادة ما تعني الموجات فوق الصوتية ترددات أعلى من 20000 هيرتز.

إن الإحساس المحدد الذي ندركه كصوت هو نتيجة التأثير على جهاز السمع البشري للحركة التذبذبية لوسط مرن - غالبًا ما يكون الهواء. ومع ذلك ، ليست كل اهتزازات البيئة ، التي تصل إلى الأذن ، تسبب إحساسًا بالصوت. الحد الأدنى للصوت المسموع هو التذبذبات بتردد 20 ذبذبة في الثانية (20 هرتز) ، والحد الأعلى يقع بين 16000 و 20000 هرتز. موضع هذه الحدود يخضع للتغييرات الفردية.

نطاق الموجات فوق الصوتية

خارج النطاق الترددي المحدد ، توجد أيضًا عمليات تذبذبية لا تختلف فيزيائيًا عن الاهتزازات والموجات الصوتية ، ولكن لا تدركها الأذن كأصوات. تقلبات الوسيط ذات الترددات فوق الحد الأعلى للسمع ، بترتيب عشرات ومئات الآلاف من هرتز ، تسمى عادة الموجات فوق الصوتية.

في السنوات الأخيرة ، وجدت الموجات فوق الصوتية تطبيقًا واسعًا في الاقتصاد الوطني وعلم الأحياء والطب. في الولايات المتحدة ، على سبيل المثال ، يوجد الآن الملايين من وحدات الموجات فوق الصوتية.

تُستخدم الموجات فوق الصوتية في الصناعة ، وتواترها أعلى بمليارات المرات من شدة الأصوات المسموعة من حولنا. يمكن أن تكون الموجات فوق الصوتية مركزة وتخلق ضغطًا محليًا مرتفعًا جدًا. يمكن أن تكسر الموجات فوق الصوتية المادة وتسرع التفاعلات الكيميائية. الموجات فوق الصوتية قادرة على إدخال الماء في الغرويات. بمساعدة الموجات فوق الصوتية ، يتم تسريع عمليات دباغة الجلود والصباغة وتبييض وغسل الأقمشة والحصول على الألياف الاصطناعية وبدائل الجلود والبلاستيك. تُستخدم الموجات فوق الصوتية للكشف عن العيوب ، مما يجعل من الممكن تحديد العيوب الداخلية في الأجزاء ، وتنظيف الغلايات من الحجم ، والأسطح تحت الماء للسفن ، وصفيح الألمنيوم ، والفضة ، وما إلى ذلك. وقد وجدت الموجات فوق الصوتية تطبيقًا في إنتاج أفران الصهر ، وفي النقل المائي في الصيد والجيولوجيا.

تستخدم الموجات فوق الصوتية في الطب لأغراض التشخيص (الكشف عن الأجسام الغريبة) ، في طب الأسنان (المثاقب) ، لتصنيع مستحلبات المواد الطبية ، إلخ.

حاليًا ، تُستخدم الموجات فوق الصوتية منخفضة الكثافة على نطاق واسع للأغراض العلاجية.

الموجات فوق الصوتية لها تأثير بيولوجي معقد وواضح ، لم يتم توضيح جوهره بشكل كافٍ حتى الآن. يبدو أن هذا الإجراء يعتمد بشكل أساسي على الضغوط المحلية الضخمة التي تنشأ في الأنسجة وعلى التأثير الحراري المحلي المرتبط بامتصاص الطاقة أثناء التخميد بالاهتزاز. تمتص الوسائط السائلة والغازات الموجات فوق الصوتية ، بينما تعمل المواد الصلبة جيدًا. العظام هي أيضًا موصلات جيدة للموجات فوق الصوتية.

إذا كان الجسم يتأرجح في وسط مرن أسرع من الوسيط لديه وقت للتدفق حوله ، فإنه إما يضغط أو يخفف الوسط بحركته. تنتشر طبقات الضغط المرتفع والمنخفض من الجسم المتأرجح في جميع الاتجاهات وتشكل موجات صوتية. إذا كانت اهتزازات الجسم التي تولد الموجة تتبع بعضها البعض بما لا يقل عن 16 مرة في الثانية ، ولا تزيد عن 18 ألف مرة في الثانية ، فإن الأذن البشرية تسمعها.

الترددات من 16 إلى 18000 هرتز ، والتي يمكن للمعينات السمعية البشرية إدراكها ، تسمى عادةً الصوت ، على سبيل المثال ، صرير بعوضة "10 كيلو هرتز. لكن الهواء وأعماق البحار وأمعاء الأرض مليئة بالأصوات التي تقع أسفل وفوق هذا النطاق - الأشعة تحت الحمراء والموجات فوق الصوتية. في الطبيعة ، توجد الموجات فوق الصوتية كمكون للعديد من الضوضاء الطبيعية: في ضوضاء الرياح ، والشلال ، والمطر ، والحصى البحري الذي تدحرجه الأمواج ، وفي تصريفات البرق. تمتلك العديد من الثدييات ، مثل القطط والكلاب ، القدرة على إدراك الموجات فوق الصوتية بتردد يصل إلى 100 كيلو هرتز ، وقدرات الخفافيش والحشرات الليلية والحيوانات البحرية معروفة جيدًا للجميع. تم اكتشاف وجود أصوات غير مسموعة مع تطور الصوتيات في نهاية القرن التاسع عشر. في الوقت نفسه ، بدأت الدراسات الأولى للموجات فوق الصوتية ، ولكن تم وضع أسس تطبيقها فقط في الثلث الأول من القرن العشرين.

يسمى الحد الأدنى لمدى الموجات فوق الصوتية بالاهتزازات المرنة بتردد 18 كيلو هرتز. يتم تحديد الحد الأعلى للموجات فوق الصوتية من خلال طبيعة الموجات المرنة ، والتي يمكن أن تنتشر فقط بشرط أن يكون الطول الموجي أكبر بكثير من متوسط ​​المسار الحر للجزيئات (في الغازات) أو المسافات بين الذرية (في السوائل والغازات). في الغازات ، يكون الحد الأعلى »106 كيلوهرتز ، في السوائل والمواد الصلبة» 1010 كيلوهرتز. كقاعدة عامة ، تسمى الترددات التي تصل إلى 106 كيلو هرتز الموجات فوق الصوتية. الترددات العالية تسمى فرط الصوت.

لا تختلف الموجات فوق الصوتية بطبيعتها عن موجات النطاق المسموع وتخضع لنفس القوانين الفيزيائية. لكن الموجات فوق الصوتية لها ميزات محددة حددت استخدامها على نطاق واسع في العلوم والتكنولوجيا. فيما يلي أهمها:

• الطول الموجي الصغير. لأدنى نطاق بالموجات فوق الصوتية ، لا يتجاوز الطول الموجي بضعة سنتيمترات في معظم الوسائط. يحدد الطول الموجي القصير طبيعة الشعاع لانتشار الموجات فوق الصوتية. بالقرب من الباعث ، تنتشر الموجات فوق الصوتية في شكل حزم قريبة في الحجم من حجم الباعث. عند ضرب عدم التجانس في الوسط ، تتصرف الحزمة فوق الصوتية مثل شعاع الضوء ، وتعاني من الانعكاس والانكسار والتشتت ، مما يجعل من الممكن تكوين صور صوتية في وسائط غير شفافة بصريًا باستخدام تأثيرات بصرية بحتة (التركيز ، الانعراج ، إلخ)
• فترة ذبذبات صغيرة تسمح بإصدار الموجات فوق الصوتية على شكل نبضات والقيام باختيار زمني دقيق لإشارات الانتشار في الوسط.
• إمكانية الحصول على قيم عالية لطاقة الاهتزاز بسعة صغيرة بسبب تتناسب طاقة التذبذبات مع مربع التردد. هذا يجعل من الممكن إنشاء حزم فوق صوتية ومجالات ذات مستوى طاقة مرتفع دون الحاجة إلى معدات كبيرة.
• تتطور التيارات الصوتية الهامة في مجال الموجات فوق الصوتية. لذلك ، فإن تأثير الموجات فوق الصوتية على البيئة يولد تأثيرات محددة: فيزيائية وكيميائية وبيولوجية وطبية. مثل التجويف ، وتأثير الشعيرات الدموية ، والتشتت ، والاستحلاب ، وإزالة الغازات ، والتطهير ، والتدفئة المحلية وغيرها الكثير.
• الموجات فوق الصوتية غير مسموعة ولا تسبب عدم ارتياح لموظفي التشغيل.

تاريخ الموجات فوق الصوتية. من اكتشف الموجات فوق الصوتية.

الاهتمام بالصوت كان سببه احتياجات القوات البحرية للقوى الرائدة - إنجلترا وفرنسا ، لأن. صوتي - النوع الوحيد من الإشارات التي يمكن أن تنتقل بعيدًا في الماء. في عام 1826 العالم الفرنسي كولادونيحدد سرعة الصوت في الماء. تعتبر تجربة كولادون ولادة الصوتيات المائية الحديثة. وقع التأثير على الجرس الموجود تحت الماء في بحيرة جنيف مع الاشتعال المتزامن للبارود. لاحظ كولادون وميض البارود على مسافة 10 أميال. كما سمع صوت الجرس من خلال أنبوب سمعي تحت الماء. بقياس الفاصل الزمني بين هذين الحدثين ، قام كولادون بحساب سرعة الصوت - 1435 م / ث. الفرق مع الحسابات الحديثة هو 3 م / ث فقط.

في عام 1838 ، في الولايات المتحدة ، تم استخدام الصوت لأول مرة لتحديد ملف تعريف قاع البحر من أجل وضع كابل تلغراف. كان مصدر الصوت ، كما في تجربة كولادون ، عبارة عن صوت جرس تحت الماء ، وكان جهاز الاستقبال عبارة عن أنابيب سمعية كبيرة نزلت فوق السفينة. كانت نتائج التجربة مخيبة للآمال. أعطى صوت الجرس (مثل انفجار خراطيش البارود في الماء) صدى ضعيفًا للغاية ، غير مسموع تقريبًا بين أصوات البحر الأخرى. كان من الضروري الذهاب إلى منطقة الترددات الأعلى ، مما يجعل من الممكن إنشاء حزم صوتية موجهة.

أول مولد الموجات فوق الصوتيةصنع في عام 1883 من قبل رجل إنجليزي فرانسيس جالتون. تم إنشاء الموجات فوق الصوتية مثل صافرة على حافة السكين إذا قمت بالنفخ عليها. لعبت دور هذه النقطة في صافرة جالتون بواسطة أسطوانة ذات حواف حادة. تسرب الهواء أو الغاز الآخر تحت الضغط من خلال فوهة حلقية بقطر مماثل لحافة الأسطوانة مع الحافة ، وحدثت تذبذبات عالية التردد. من خلال نفخ الصافرة بالهيدروجين ، كان من الممكن الحصول على تذبذبات تصل إلى 170 كيلو هرتز.

في عام 1880 بيير وجاك كوريقام باكتشاف حاسم لتكنولوجيا الموجات فوق الصوتية. لاحظ الأخوان كوري أنه عند الضغط على بلورات الكوارتز ، تتولد شحنة كهربائية تتناسب طرديًا مع القوة المطبقة على البلورة. وقد سميت هذه الظاهرة "بالكهرباء الانضغاطية" من الكلمة اليونانية التي تعني "الضغط". بالإضافة إلى ذلك ، أظهروا تأثير كهرضغطية معكوس ، والذي يحدث عندما يتم تطبيق جهد كهربائي سريع التغير على بلورة ، مما يؤدي إلى اهتزازها. من الآن فصاعدًا ، أصبح من الممكن تقنيًا تصنيع أجهزة إرسال واستقبال صغيرة الحجم للموجات فوق الصوتية.

وفاة تيتانيك من اصطدام مع جبل جليدي ، والحاجة إلى محاربة سلاح جديد - تتطلب الغواصات التطور السريع للصوتيات فوق الصوتية. في عام 1914 ، عالم الفيزياء الفرنسي بول لانجفينجنبا إلى جنب مع العالم المهاجر الروسي الموهوب ، كونستانتين فاسيليفيتش شيلوفسكي ، طوروا لأول مرة سونار يتكون من باعث بالموجات فوق الصوتية وميكروفون - جهاز استقبال للاهتزازات فوق الصوتية ، بناءً على التأثير الكهروضغطي. سونار Langevin - Shilovsky ، كان أول جهاز فوق صوتيالمطبقة في الممارسة. في الوقت نفسه ، طور العالم الروسي S.Ya.Sokolov أساسيات اكتشاف الخلل بالموجات فوق الصوتية في الصناعة. في عام 1937 ، استخدم الطبيب النفسي الألماني كارل دوسيك ، مع شقيقه فريدريش ، الفيزيائي ، الموجات فوق الصوتية للكشف عن أورام المخ ، لكن النتائج التي حصلوا عليها كانت غير موثوقة. في الممارسة الطبية ، تم استخدام الموجات فوق الصوتية لأول مرة فقط في الخمسينيات من القرن العشرين في الولايات المتحدة.

استقبال الموجات فوق الصوتية.

يمكن تقسيم بواعث الموجات فوق الصوتية إلى مجموعتين كبيرتين:

1) يتم إثارة التذبذبات بسبب العوائق في مسار الغاز أو السائل النفاث ، أو بسبب انقطاع الغاز أو السائل النفاث. يتم استخدامها إلى حد محدود ، بشكل أساسي للحصول على الموجات فوق الصوتية القوية في وسط غازي.

2) يتم إثارة التذبذبات بالتحول إلى تذبذبات ميكانيكية للتيار أو الجهد. تستخدم معظم أجهزة الموجات فوق الصوتية بواعث من هذه المجموعة: محولات كهرضغطية ومبدِّلات تقبُّض مغناطيسي.

بالإضافة إلى المحولات القائمة على التأثير الكهروضغطي ، تُستخدم محولات التقبُّض المغناطيسي للحصول على حزمة قوية بالموجات فوق الصوتية. الانقباض المغناطيسي هو تغيير في حجم الأجسام عندما تتغير حالتها المغناطيسية. قلب مصنوع من مادة تقبض مغناطيسي موضوعة في ملف موصل يغير طوله وفقًا لشكل الإشارة الحالية التي تمر عبر الملف. هذه الظاهرة ، التي اكتشفها جيمس جول عام 1842 ، هي سمة من سمات المغناطيسات الحديدية والفريت. المواد الأكثر استخدامًا هي السبائك القائمة على النيكل والكوبالت والحديد والألمنيوم. يمكن تحقيق أعلى شدة للإشعاع فوق الصوتي بواسطة سبيكة بيرميندور (49٪ كو ، 2٪ فولت ، باقي الحديد) ، والتي تُستخدم في بواعث الموجات فوق الصوتية القوية. على وجه الخصوص ، من صنع مؤسستنا.

استخدام الموجات فوق الصوتية.

يمكن تقسيم التطبيقات المختلفة للموجات فوق الصوتية إلى ثلاثة مجالات:

• الحصول على معلومات حول مادة ما
• تأثير على المادة
• معالجة الإشارات ونقلها

يتم استخدام اعتماد سرعة الانتشار والتوهين للموجات الصوتية على خصائص المادة والعمليات التي تحدث فيها في مثل هذه الدراسات:

• دراسة العمليات الجزيئية في الغازات والسوائل والبوليمرات
• دراسة تركيب البلورات والمواد الصلبة الأخرى
• التحكم في مسار التفاعلات الكيميائية ، انتقالات الطور ، البلمرة ، إلخ.
• تحديد تركيز الحلول
• تحديد خصائص القوة وتكوين المواد
• تحديد وجود الشوائب
• تحديد سرعة تدفق السائل والغاز

يتم توفير معلومات حول التركيب الجزيئي لمادة ما عن طريق قياس السرعة ومعامل امتصاص الصوت فيها. هذا يجعل من الممكن قياس تركيز المحاليل والمعلقات في اللب والسوائل ، للتحكم في مسار الاستخراج ، والبلمرة ، والشيخوخة ، وحركية التفاعلات الكيميائية. دقة تحديد تركيبة المواد ووجود الشوائب بالموجات فوق الصوتية عالية جدًا وتصل إلى كسور في المائة.

يتيح قياس سرعة الصوت في المواد الصلبة تحديد خصائص المرونة والقوة للمواد الإنشائية. هذه الطريقة غير المباشرة لتحديد القوة ملائمة بسبب بساطتها وإمكانية استخدامها في ظروف حقيقية.

أجهزة تحليل الغاز بالموجات فوق الصوتية تراقب تراكم الشوائب الخطرة. يستخدم اعتماد سرعة الموجات فوق الصوتية على درجة الحرارة لقياس الحرارة غير المتلامس للغازات والسوائل.

تعتمد مقاييس التدفق بالموجات فوق الصوتية التي تعمل على تأثير دوبلر على قياس سرعة الصوت في نقل السوائل والغازات ، بما في ذلك غير المتجانسة (المستحلبات ، والمعلقات ، واللباب). يتم استخدام جهاز مماثل لتحديد معدل وتدفق الدم في الدراسات السريرية.

تعتمد مجموعة كبيرة من طرق القياس على انعكاس وتشتت الموجات فوق الصوتية عند الحدود بين الوسائط. تسمح لك هذه الطرق بتحديد موقع الأجسام الغريبة بدقة في البيئة وتستخدم في مجالات مثل:

• السونار
• الاختبار غير المتلف وكشف الخلل
• التشخيص الطبي
• تحديد مستويات السوائل والمواد الصلبة السائبة في الحاويات المغلقة
• تحجيم المنتج
• تصور مجالات الصوت - الرؤية الصوتية والصوتية الثلاثية الأبعاد

يتم استخدام الانعكاس والانكسار وإمكانية تركيز الموجات فوق الصوتية في الكشف عن الخلل بالموجات فوق الصوتية ، في المجاهر الصوتية بالموجات فوق الصوتية ، في التشخيص الطبي ، لدراسة التجانس الكلي للمادة. يتم تحديد وجود عدم التجانس وإحداثياتها من خلال الإشارات المنعكسة أو من خلال بنية الظل.

تُستخدم طرق القياس القائمة على اعتماد معلمات نظام تذبذب طنين على خصائص وسيط تحميله (ممانعة) لقياس لزوجة وكثافة السوائل بشكل مستمر ، لقياس سماكة الأجزاء التي لا يمكن الوصول إليها إلا من خلال واحد. جانب. يقوم نفس المبدأ على أجهزة اختبار الصلابة بالموجات فوق الصوتية ، ومقاييس المستوى ، ومؤشرات المستوى. مزايا طرق الاختبار بالموجات فوق الصوتية: وقت القياس القصير ، والقدرة على التحكم في الوسائط المتفجرة والعدوانية والسامة ، وعدم وجود تأثير للأداة على البيئة والعمليات التي يتم التحكم فيها.

تأثير الموجات فوق الصوتية على المادة.

يستخدم تأثير الموجات فوق الصوتية على مادة ما ، مما يؤدي إلى تغييرات لا رجعة فيها فيها ، على نطاق واسع في الصناعة. في الوقت نفسه ، تختلف آليات عمل الموجات فوق الصوتية باختلاف الوسائط. في الغازات ، العامل الرئيسي المؤثر هو التيارات الصوتية ، التي تسرع من عمليات نقل الحرارة والكتلة. علاوة على ذلك ، فإن كفاءة الخلط بالموجات فوق الصوتية أعلى بكثير من الخلط الهيدروديناميكي التقليدي ، لأن الطبقة الحدودية لها سمك أصغر ، ونتيجة لذلك ، درجة حرارة أكبر أو تدرج تركيز أكبر. يستخدم هذا التأثير في عمليات مثل:

• التجفيف بالموجات فوق الصوتية
• الاحتراق في مجال الموجات فوق الصوتية
• تخثر الهباء الجوي

في المعالجة بالموجات فوق الصوتية للسوائل ، يكون عامل التشغيل الرئيسي التجويف . تعتمد العمليات التكنولوجية التالية على تأثير التجويف:

• التنظيف بالموجات فوق الصوتية
• تصفيح ولحام
• تأثير الصوت الشعري - تغلغل السوائل في أصغر المسام والشقوق. يتم استخدامه لتشريب المواد المسامية ويحدث في أي معالجة بالموجات فوق الصوتية للمواد الصلبة في السوائل.
• بلورة
• تكثيف العمليات الكهروكيميائية
• إنتاج الهباء الجوي
• تدمير الكائنات الحية الدقيقة وتعقيم الأدوات بالموجات فوق الصوتية

التيارات الصوتية- إحدى الآليات الرئيسية لعمل الموجات فوق الصوتية على مادة ما. إنه ناتج عن امتصاص الطاقة فوق الصوتية في المادة وفي الطبقة الحدودية. تختلف التدفقات الصوتية عن التدفقات الهيدروديناميكية في السمك الصغير للطبقة الحدودية وإمكانية ترققها مع زيادة تردد التذبذب. يؤدي هذا إلى انخفاض في سماكة درجة الحرارة أو الطبقة الحدودية للتركيز وزيادة درجة الحرارة أو تدرجات التركيز التي تحدد معدل انتقال الحرارة أو الكتلة. هذا يساهم في تسريع الاحتراق ، التجفيف ، الخلط ، التقطير ، الانتشار ، الاستخلاص ، التشريب ، الامتصاص ، التبلور ، الذوبان ، تفريغ السوائل والذوبان. في تدفق عالي الطاقة ، يتم تنفيذ تأثير الموجة الصوتية بسبب طاقة التدفق نفسه ، عن طريق تغيير اضطرابها. في هذه الحالة ، يمكن أن تكون الطاقة الصوتية جزءًا بسيطًا من طاقة التدفق.

عندما تمر موجة صوتية عالية الشدة عبر سائل ما يسمى ب التجويف الصوتي . في موجة صوتية شديدة ، خلال فترات نصف الخلخلة ، تنشأ فقاعات تجويف ، تنهار فجأة عند الانتقال إلى منطقة ذات ضغط متزايد. تنشأ اضطرابات هيدروديناميكية قوية في منطقة التجويف على شكل موجات اهتزازية وتدفقات دقيقة. بالإضافة إلى ذلك ، يصاحب انهيار الفقاعات تسخين محلي قوي للمادة وإطلاق الغاز. يؤدي هذا التأثير إلى تدمير حتى المواد المتينة مثل الفولاذ والكوارتز. يستخدم هذا التأثير لتفريق المواد الصلبة ، والحصول على مستحلبات مشتتة بدقة من السوائل غير القابلة للامتزاج ، وإثارة التفاعلات الكيميائية وتسريعها ، وتدمير الكائنات الحية الدقيقة ، واستخراج الإنزيمات من الخلايا الحيوانية والنباتية. يحدد التجويف أيضًا تأثيرات مثل التوهج الضعيف للسائل تحت تأثير الموجات فوق الصوتية - تألق الصوت ، واختراق عميق بشكل غير طبيعي للسائل في الشعيرات الدموية - تأثير الصوت الشعرية .

تشتت التجويف لبلورات كربونات الكالسيوم (المقياس) هو أساس الأجهزة الصوتية المضادة للقياس. تحت تأثير الموجات فوق الصوتية ، تنقسم الجزيئات الموجودة في الماء ، ويقل متوسط ​​أحجامها من 10 إلى 1 ميكرون ، ويزداد عددها ومساحة السطح الكلية للجزيئات. هذا يؤدي إلى نقل عملية تشكيل المقياس من سطح التبادل الحراري مباشرة إلى السائل. تؤثر الموجات فوق الصوتية أيضًا على طبقة المقياس المتكونة ، وتشكل شقوقًا صغيرة فيها ، مما يساهم في قطع قطع الحجم من سطح التبادل الحراري.

في محطات التنظيف بالموجات فوق الصوتية ، يعمل التجويف والتدفق الصغير الناتج عن ذلك على إزالة كل من الملوثات المرتبطة بشدة بالسطح ، مثل المقياس ، والقياس ، والأزيز ، والملوثات اللينة ، مثل الأفلام الدهنية ، والأوساخ ، وما إلى ذلك. يستخدم نفس التأثير لتكثيف عمليات التحليل الكهربائي.

تحت تأثير الموجات فوق الصوتية ، ينشأ مثل هذا التأثير الغريب مثل التخثر الصوتي ، أي تقارب وتضخم الجسيمات العالقة في السائل والغاز. الآلية الفيزيائية لهذه الظاهرة ليست واضحة تمامًا بعد. يستخدم التخثر الصوتي لترسيب الغبار الصناعي والأبخرة والضباب بترددات منخفضة للموجات فوق الصوتية حتى 20 كيلو هرتز. من الممكن أن يكون التأثير المفيد لدق أجراس الكنائس قائمًا على هذا التأثير.

يعتمد تصنيع المواد الصلبة باستخدام الموجات فوق الصوتية على التأثيرات التالية:

• تقليل الاحتكاك بين الأسطح أثناء الاهتزازات فوق الصوتية لأحدها
• انخفاض في قوة الخضوع أو تشوه البلاستيك تحت تأثير الموجات فوق الصوتية
• تصلب وتقليل الضغوط المتبقية في المعادن تحت تأثير أداة بتردد فوق صوتي
• يتم استخدام التأثير المشترك للضغط الساكن والاهتزازات فوق الصوتية في اللحام بالموجات فوق الصوتية

هناك أربعة أنواع من الآلات باستخدام الموجات فوق الصوتية:

• معالجة الأبعاد للأجزاء المصنوعة من مواد صلبة وهشة
• قطع المواد التي يصعب قطعها بفرض الموجات فوق الصوتية على أداة القطع
• إزالة الأزيز في حمام بالموجات فوق الصوتية
• طحن المواد اللزجة مع التنظيف بالموجات فوق الصوتية لعجلة الطحن

آثار الموجات فوق الصوتية على الأجسام البيولوجيةيسبب مجموعة متنوعة من التأثيرات وردود الفعل في أنسجة الجسم ، والتي تستخدم على نطاق واسع في العلاج بالموجات فوق الصوتية والجراحة. الموجات فوق الصوتية هي محفز يعمل على تسريع إنشاء التوازن ، من وجهة نظر علم وظائف الأعضاء وحالة الجسم ، أي حالة صحية. الموجات فوق الصوتية لها تأثير أكبر على الأنسجة المريضة من تأثيرها على الأنسجة السليمة. كما يستخدم الانحلال بالموجات فوق الصوتية للأدوية أثناء الاستنشاق. تعتمد الجراحة بالموجات فوق الصوتية على التأثيرات التالية: تدمير الأنسجة عن طريق الموجات فوق الصوتية المركزة نفسها وفرض اهتزازات فوق صوتية على أداة جراحية للقطع.

تستخدم أجهزة الموجات فوق الصوتية لتحويل الإشارات الإلكترونية وتمثيلها والتحكم في الإشارات الضوئية في البصريات والإلكترونيات الضوئية. تستخدم الموجات فوق الصوتية منخفضة السرعة في خطوط التأخير. يعتمد التحكم في الإشارات الضوئية على حيود الضوء بواسطة الموجات فوق الصوتية. أحد أنواع هذا الانعراج ، يسمى حيود براج ، يعتمد على الطول الموجي للموجات فوق الصوتية ، مما يجعل من الممكن عزل فاصل تردد ضيق من طيف واسع من إشعاع الضوء ، أي ضوء المرشح.

الموجات فوق الصوتية هي شيء مثير للاهتمام للغاية ويمكن افتراض أن العديد من الاحتمالات لتطبيقها العملي لا تزال غير معروفة للبشرية. نحن نحب ونعرف الموجات فوق الصوتية وسنكون سعداء لمناقشة أي أفكار تتعلق بتطبيقها.

أين يتم استخدام الموجات فوق الصوتية - جدول موجز

تعمل مؤسستنا ، Koltso-Energo LLC ، في إنتاج وتركيب أجهزة Acoustic-T الصوتية المضادة للمقياس. تتميز الأجهزة التي تنتجها شركتنا بمستوى عالٍ بشكل استثنائي من إشارة الموجات فوق الصوتية ، والتي تتيح لها العمل على الغلايات دون معالجة المياه وغلايات المياه البخارية بالماء الارتوازي. لكن الوقاية من الحجم ليست سوى جزء صغير جدًا مما يمكن أن تفعله الموجات فوق الصوتية. هذه الأداة الطبيعية المدهشة لها إمكانيات هائلة ونريد إخبارك عنها. لقد عمل موظفو شركتنا لسنوات عديدة في الشركات الروسية الرائدة التي تتعامل مع الصوتيات. نحن نعرف الكثير عن الموجات فوق الصوتية. وإذا كانت هناك حاجة فجأة إلى تطبيق الموجات فوق الصوتية في تقنيتك ،

الفيزياء الطبية Podkolzina Vera Alexandrovna

18. الموجات فوق الصوتية وتطبيقاتها في الطب

الموجات فوق الصوتية هي اهتزاز ميكانيكي عالي التردد لجزيئات وسط صلب أو سائل أو غازي ، غير مسموع للأذن البشرية. يزيد تردد الموجات فوق الصوتية عن 20000 في الثانية ، أي أعلى من عتبة السمع.

للأغراض العلاجية ، يتم استخدام الموجات فوق الصوتية بتردد يتراوح من 800.000 إلى 3.000.000 اهتزاز في الثانية. تُستخدم أجهزة تسمى محولات الطاقة فوق الصوتية لتوليد الموجات فوق الصوتية.

الأكثر استخداما بواعث الكهروميكانيكية. يرتبط استخدام الموجات فوق الصوتية في الطب بخصائص توزيعها وخصائصها المميزة. بطبيعتها الفيزيائية ، الموجات فوق الصوتية ، مثل الصوت ، هي موجة ميكانيكية (مرنة). ومع ذلك ، فإن الطول الموجي للموجات فوق الصوتية أصغر بكثير من الطول الموجي لموجة الصوت. كلما زادت الممانعات الصوتية المختلفة ، كلما كان انعكاس وانكسار الموجات فوق الصوتية أقوى عند حدود الوسائط المختلفة. يعتمد انعكاس الموجات فوق الصوتية على زاوية السقوط في المنطقة المصابة - فكلما زادت زاوية السقوط ، زاد معامل الانعكاس.

في الجسم ، تنتشر الموجات فوق الصوتية بتردد 800-1000 كيلو هرتز إلى عمق 8-10 سم ، وبتردد 2500-3000 هرتز - بمقدار 1.0-3.0 سم. تمتص الأنسجة بالموجات فوق الصوتية بشكل غير متساو: كلما ارتفع الصوت الكثافة ، وانخفاض الامتصاص.

ثلاثة عوامل تؤثر على جسم الإنسان أثناء العلاج بالموجات فوق الصوتية:

1) تدليك دقيق ميكانيكي بالاهتزاز للخلايا والأنسجة ؛

2) حراري - زيادة في درجة حرارة الأنسجة ونفاذية أغشية الخلايا ؛

3) الفيزيائية والكيميائية - تحفيز عمليات التمثيل الغذائي وتجديد الأنسجة.

يعتمد التأثير البيولوجي للموجات فوق الصوتية على جرعتها ، والتي يمكن أن تكون محفزة أو محبطة أو حتى مدمرة للأنسجة. الأكثر ملاءمة للتأثيرات العلاجية والوقائية هي جرعات صغيرة من الموجات فوق الصوتية (تصل إلى 1.2 واط / سم 2 ) ، خاصة في وضع النبض. إنهم قادرون على توفير عمل مسكن ، مطهر (مضاد للميكروبات) ، توسع الأوعية ، حل ، مضاد للالتهابات ، مضاد للحساسية (مضاد للحساسية).

في ممارسة العلاج الطبيعي ، يتم استخدام الأجهزة المنزلية بشكل أساسي من ثلاث سلاسل: UZT-1 ، UZT-2 ، UZT-3.

لا يتم تطبيق الموجات فوق الصوتية على منطقة الدماغ ، فقرات عنق الرحم ، النتوءات العظمية ، مناطق نمو العظام ، الأنسجة المصابة باضطرابات الدورة الدموية الشديدة ، البطن أثناء الحمل ، كيس الصفن. بحذر ، يتم استخدام الموجات فوق الصوتية في منطقة القلب والغدد الصماء.

يميز بين الموجات فوق الصوتية المستمرة والنبضية. تسمى الموجات فوق الصوتية المستمرة بالتدفق المستمر للموجات فوق الصوتية. يستخدم هذا النوع من الإشعاع بشكل أساسي للتأثير على الأنسجة الرخوة والمفاصل. الموجات فوق الصوتية النبضية هي إشعاع متقطع ، أي يتم إرسال الموجات فوق الصوتية في نبضات منفصلة على فترات منتظمة.

من كتاب يواصل الفيزيائيون المزاح المؤلف كونوبيف يوري

P.A.U.L.I. وتم استلامه في يوليو 1932 ، وتم رفع السرية جزئيًا عنه في يوليو 1951 ، وقد تم تصنيف هذا العمل من قبل هيئة الطاقة الذرية السويسرية لمدة 25 عامًا. تم تلقي رسالة مؤخرًا مفادها أن نفس الجهاز تم إنشاؤه في الاتحاد السوفيتي ، ولكن بنصف قطر

من كتاب الفيزياء تمزح المؤلف كونوبيف يوري

P.U.L.I. وتطبيقاته دبليو ويسكوبف (تم استلامه في يوليو 1932 ، وتم رفع السرية جزئيًا عنه في يوليو 1951) تم تصنيف هذا العمل من قبل هيئة الطاقة الذرية السويسرية لمدة 25 عامًا. تم تلقي رسالة مؤخرًا مفادها أن نفس [الجهاز ، ولكن بنصف قطر

من كتاب الفيزياء الطبية مؤلف بودكولزينا فيرا الكسندروفنا

43. تصنيف فترات التردد المعتمد في الطب من نظرية ماكسويل يترتب على ذلك أن الموجات الكهرومغناطيسية المختلفة ، بما في ذلك موجات الضوء ، لها طبيعة مشتركة. في هذا الصدد ، من المستحسن تمثيل جميع أنواع الموجات الكهرومغناطيسية في شكل واحد

من كتاب الكيمياء الفيزيائية: ملاحظات المحاضرة المؤلف Berezovchuk A V

المحاضرة رقم 14. تطبيق الكيمياء الكهربائية النظرية والتطبيقية 1. الكيمياء الكهربائية التطبيقية الكيمياء الكهربية التطبيقية هي جزء من الكيمياء الكهربية التي تأخذ في الاعتبار التفاعلات الكهروكيميائية من حيث تطبيقها لأغراض عملية - الحصول على الكهرباء

من كتاب الحقائق الأحدث. المجلد 3 [الفيزياء والكيمياء والتكنولوجيا. التاريخ وعلم الآثار. متنوع] مؤلف كوندراشوف أناتولي بافلوفيتش

من كتاب الطاقة الذرية للأغراض العسكرية مؤلف سميث هنري ديولف

استخدام الثوريوم أو البروتكتينيوم أو المواد الأخرى 2.21. وقد تركزت جميع المناقشات السابقة حول هذا أو ذاك من استخدام اليورانيوم. ومع ذلك ، من المعروف أيضًا أن كلا من الثوريوم والبروتكتينيوم يخضعان للانشطار عند قصفهما بالنيوترونات السريعة. كبير

من كتاب نيكولا تيسلا. محاضرات. مقالات. بواسطة تسلا نيكولا

الاستخدام العسكري 2.35.0 تحديث إذا خضعت جميع ذرات كيلوغرام من اليورانيوم 235 للانشطار ، فإن الطاقة المنبعثة في هذه الحالة ستكون مكافئة للطاقة التي تم الحصول عليها من انفجار 20 ألف طن من ثلاثي نيتروتولوين. إذا كانت الأبعاد الحرجة للقنبلة قابلة للتطبيق - في الداخل ،

من كتاب المؤلف

التجارب ذات الترددات العالية جدًا التي تعمل على تبديل التيارات وتطبيقها على أساليب الإضاءة الاصطناعية * لا يوجد موضوع أكثر روعة ، أكثر جدارة بالدراسة من الطبيعة. افهم هذه الآلية العظيمة ، واكتشف القوى العاملة والقوانين التي تحكمها