Ultraljud är en del av ljudvågorna, det mänskliga örat kan inte höra ljudvågorna, frekvensen är högre än 20 KHz, det och ljudvågor har gemensamt som produceras av material och vibrationer och överförs endast i mediet ; Samtidigt finns det också mycket i naturen, många djur kan överföra och ta emot ultraljud, varav de flesta fladdermössen är utmärkta, det använder ultraljudseko av svag flygning och fånga mat i mörkret. Men ultraljud har också speciella egenskaper, såsom högre frekvenser och kortare våglängder, så det liknar ljusvågor med kortare våglängder.
funktioner
Ultraljudsvåg är en elastisk mekanisk vibrationsvåg, som har vissa egenskaper jämfört med hörbart ljud. Vibrationens acceleration vid överföringsmediets masspunkt är mycket stor. Kavitation sker i flytande media när ultraljudsintensiteten når ett visst värde.
Beam egenskaper
Ljudvågor från en ljudkälla reser i en riktning (svag i andra riktningar) kallad en stråle. På grund av sin korta våglängd visar ultraljudsvågor en koncentrerad strålningsstråle som rör sig i en viss riktning när de passerar genom hålet, vilket är större än våglängden. På grund av den starka riktningen av ultraljud kan informationen samlas in. När ett hinders diameter är större än våglängden i riktning mot ultraljudsutbredning kommer också "ljudskuggan" att genereras bakom hinderet. Dessa är som ljus som passerar genom hål och hinder, så ultraljudsvågor har stråleegenskaper som liknar ljusvågor.
Strålkvaliteten hos ultraljudsvågan mäts i allmänhet av storleken av divergensvinkeln (vanligtvis)
Detta visas som en halvtransmitterande acetabulum. Med en ljudkälla av cirkulär kolvtyp bestäms dess storlek
Grundläggande principer för ultraljud
Grundläggande principer för ultraljud (4 bilder)
Den lämpliga diametern (D) för ljudkällan och ljudvågans våglängd visas nedan. För att göra ljudkroppen avger riktad bra ultraljud måste man göra Theta Angle är liten, så långt som möjligt direkt spasma, D-emitter (källa) måste vara stor eller frekvens. F måste också vara hög för att bli avfyrade, annars kommer det att bli eldstöd. Eftersom ultraljudets våglängd, kortare än våglängden för ljudet, så det har bättre än hörbara ljudvågstråleegenskaper, desto högre frekvens är ultraljudet, desto kortare våglängden är utbredningsegenskaperna signifikanta i en viss riktning.
Absorptionsegenskaper
När ultraljudsvågor reser i olika medier, med ökningen av förökningsavståndet, kommer ultraljudsintensiteten gradvis att försvaga och energin kommer gradvis att konsumeras. Denna typ av energi absorberas av media, som kallas ljudabsorption. 1845 Stoke. GG) Funnet: När ljudvågor genom vätskan, på grund av den flytande partikelns relativa rörelse och den inre friktionen (det vill säga den viskösa effekten) leder till ljudabsorption, sålunda härledda orsakad av inre friktion av mediet eller viskös vätska vid ljudabsorption formel. Även när ljudvågor reser genom flytande media kommer temperaturen på kompressionszonen att vara högre än genomsnittstemperaturen. Tvärtom är temperaturen lägre än medeltemperaturen för det glesa området, därför, på grund av värmeöverföringen mellan ljudvågornas komprimering och sparsamma del till värmeväxling, varigenom minskningen av den akustiska energin 1868 Kirchhoff (Kirchhoff g .) orsakad av ljudabsorptionen av värmeledningsformeln härledas.
Det framgår att absorptionskoefficienten a är proportionell mot ljudvågfrekvensens kvadrat, och när frekvensen ökar med 10 gånger ökar absorptionskoefficienten med 100 gånger. Det är ju ju högre frekvensen desto större är absorptionen, så ljudvågutbredningsavståndet är mindre. I gas föreslog Einstein i 1920 av ljudfrekvensdispersionen för bestämning av reaktionshastigheten för associerad gas, varigenom upptagandet av gasmolekylär termisk relaxeringsmekanism sträcker sig till vätskan, eftersom molekylerna i medium erhålles genom kollisionerna mellan molekyler som absorberar termisk avslappning. Så lågfrekventa ljudvågor kan röra sig långt i luften, och ljudfrekvenser med hög frekvens försvinner snabbt i luften.
I fasta ämnen beror ljudabsorptionen i stor utsträckning på den fasta strukturen.
Förorsakad av ovanstående för att se några av orsakerna till olika medium på ljudabsorptionen, men den främsta anledningen är att mediets viskositet, värmeledning, mediumets faktiska struktur och medlet för mikroskopisk dynamik som orsakas av avslappningseffekten, etc . Under processen förändras ljudabsorptionen av mediet med ljudets frekvens. Ultraljudsvåg är en högfrekvent ljudvåg, när den förökas i samma medium, när frekvensen ökar, ökar den energi som absorberas av mediet. T ex är frekvensen
Förhållandet mellan energi som absorberas av Hz ultraljud i luften är
Ljudvågorna i Hz är 100 gånger större. För samma frekvens av ultraljudsöverföring på grund av olika medier. Till exempel, när den förökas i gas, flytande och fast, är dess absorption den starkaste, svagare och minsta respektive. Så ultraljudsvågor reser det kortaste avståndet i luften.
När ultraljudsvågor förökas i ett likformigt medium försvagas akustisk intensitet med ökningen av avstånd på grund av mediumets absorption, vilket är dämpningen av ljudvågor.
När den initiala intensiteten hos ultraljudsvågan är J0, efter ett avstånd på x meter, är dess intensitet
Jx Joe - 2 ax = ""
Där a är absorptionskoefficienten (dämpningskoefficienten).
Upptagningskoefficienten för ljudvågor i olika media kan erhållas ovanifrån.
Det framgår av detta att ultraljudsstyrkan minskar exponentiellt. Exempelvis kommer intensiteten hos ultraljudsvåg med en frekvens av 106 Hz att minska med hälften efter att den lämnat ljudkällan och passerar 0,5 m i luften. Det reser i vatten, det kommer att bli 500 miljoner mil innan det kommer att bli halvt så starkt.
Det kan ses att avståndet som reste i vatten är 1000 gånger det avstånd som reste i luften. Ju högre frekvens, ju snabbare förfallet. Om ultraljud med en frekvens på 1011Hz överförs via luften, försvinner den utan spår på ett ögonblick när det lämnar ljudkällan. I viskösa vätskor absorberas ultraljud snabbare. Till exempel, vid 200 ° C minskar intensiteten hos ultraljudsfrekvensen på 300 kHz till hälften. Endast 0,4 m tjock luft är tillräckligt
I vatten kommer det att passera genom 440m. I transformerolja sprider den ca 100 m. I paraffinvax kommer det att spridas ca 3m. Därför är material med stor storlek (gummi, bakelit, asfalt) bra isolatorer för ultraljuds ljud.
Stor energi
Ultraljudsvågor överför mycket mer energi än hörbara ljud. För att när ljudvågorna når ett visst material, beror på effekten av ljudvåg molekylerna i ett material också vibrationerna, vibrationsfrekvensen och den akustiska frekvensen är samma, så molekylvibrationsfrekvensen för bestämning av molekylvibrationernas hastighet , ju högre frekvens desto större är hastigheten. Således är substansmolekyler genom vibrationer och energi, energin förutom relaterad till molekylernas massa, och molekylerna är proportionella mot kvadraten av vibrationshastigheten och vibrationshastigheten är relaterad till molekylvibrationsfrekvensen, så ju högre frekvensen hos ljudvågor, nämligen material får ju högre molekylernas energi. Ultraljudsvågor är mycket frekventare än ljudvågor, så de ger materialmolekyler mer energi. Detta visar att ultraljud i sig kan vara
Att förse materia med tillräckligt med energi.
Det normala mänskliga örat kan höra ljudvågor med låg frekvens och låg energi. Till exempel är den höga rösten cirka 50uW / cm2. Men ultraljudsvågor har mycket mer energi än ljudvågor. T ex är frekvensen
Ultraljudsvibrationen hos Hz har samma energi än amplituden och frekvensen
Hz-vågor vibrerar en miljon gånger mer energi eftersom ljudvågornas energi är proportionell mot frekvensens kvadrat. Det kan ses att det i huvudsak är den enorma mekaniska energin hos ultraljudsvåg
Massans viktpunkt ger en stor acceleration.
Vid normal drift är den höga ljudstyrkan för högtalarljudets intensitet
W / cm2. Pistolen sköt högt
W / cm2. Ljudet av måttlig höghet gör att massan av vatten mottar endast några procent av accelerationen av gravitationen (980cm / s2), så det kommer inte att påverka vattnet. Om ultraljud appliceras på vatten kan accelerationen av vattenpunkten emellertid vara hundratusentals eller till och med miljoner gånger större än kraftens, så det kommer att bli
Vattenpunkten ger snabb rörelse. Det spelar en viktig roll vid ultraljudsuttagning.
Kavitationsfenomen
Kavitation är ett vanligt fysiskt fenomen i vätskor. I en vätska på grund av fysisk effekt, såsom virvelström och ultraljud för vissa delar av den flytande formen av lokalt negativt tryckområde, bildar sålunda sprickbildning av vätska eller ett fast gränssnitt bilda små hålrum eller luftbubblor. Kavitationen eller bubblorna i vätskan i ostadigt tillstånd, är född, utvecklingsprocessen, sedan snabbt stängd, när de snabbt stängdes, skapar en chockvåg, gör det lokala trycket mycket. Sådan kavitation uppträder när bubblor eller bubblor bildas i en vätska och sedan stängs snabbt.
Om den grundläggande kavitationsprocessen och skillnaden mellan kavitationen och koka kort enligt följande: När vätskan vid konstant tryckuppvärmning eller konstant temperatur med statisk eller dynamisk metod under reducerat tryck kan uppnå 茌 flytande ånghålighet eller hålighet fylld med gas (eller hål) började dyka upp och utvecklas och stängdes sedan. Om detta tillstånd orsakas av temperaturhöjning kallas det "kokande". Om temperaturen är i grunden konstant och det lokala trycket sjunker kallas det "kavitation".
Det framgår av den grundläggande processen med överliggande kavitation att kavitation har följande egenskaper: Kavitation är ett fenomen som förekommer i vätska, vilket inte kommer att ske i någon normal miljö. Kavitation är resultatet av vätskedekompression, så kavitationen kan styras genom att kontrollera graden av dekompression. Kavitation är ett dynamiskt fenomen som innebär utveckling och stängning av kavitation.
Ultraljuds kavitation är stark ultraljudspridning i vätskan, orsakad av en sorts speciella fysiska fenomen, också är produktionen av ihålig vätskehålighet orsakad, växte upp, komprimering, stängd, studsar snabbt repetitiv rörelse av den speciella fysiska processen. Lokalt högt tryck som genereras vid bubbla kollapsen när den är stängd, hög temperatur, på grund av ljudfältet för frekvens, ljudintensitet och vätskesytspänning, viskositet och omgivande miljö för temperatur- och tryckeffekter, såsom flytande partiklar av gaskärnor i ljudfältet under åtgärdens svar kan vara måttligt, kan också vara starkt. Därför delas ljudkavitationen i steady state och transient kavitation.
Stadig kavitation hänvisar till det dynamiska beteendet hos kavitationsbubblor som innehåller gaser och ångor. Denna kavitationsprocess produceras vanligtvis när ljudintensiteten är mindre än 1 W / cm2. Kavitationsbubblor vibrerar länge och varar för flera ljudvågor. De vibrerande luftbubblorna i ljudfältet på grund av expansionen av bubbelytans yta än komprimeringen av den stora spridningen expanderar till gasen inuti bubblan sprids till utsidan av bubblan, mer än när kompressionen och gör bubblor i vibrationen ökar. När vibrationsamplituden är stor nog kommer bubblan att ändras från stabilt tillstånd till övergående kavitation och sedan kollapsa.
Övergående kavitation hänvisar i allmänhet till kavitationsbubblorna som genereras när ljudintensiteten är större än 1 W / cm2, och vibrationen fullbordas endast inom en ljudperiod. När ljudintensiteten är tillräckligt hög och ljudtrycket är negativt i en halv vecka, utsätts vätskan för stor spänning. Bubbelkärnan expanderar snabbt och kan nå flera gånger sin ursprungliga storlek. Då ljudtrycket är en halv vecka komprimeras bubblorna och brister i många små bubblor för att bilda nya kavitationskärnor. När bubblan träffas snabbt, komprimeras gasen eller ångan i bubblan och inom en mycket kort tid av kavitationsbubbla kollaps genererar bubblan en hög temperatur på ca 5000 K, som liknar temperaturen på solytan. Lokalt tryck på cirka 500 atmosfärer, vilket motsvarar trycket i djupa havsbotten; Temperaturförändringen är så hög som 109K / s. Ledsaget av en stark chockvåg och en 400 km / h stråle, luminescensfenomen, hörs även små brister. Det kan ses att den energi som tillhandahålls av kavitation gör det lokala flödet av högt tryck, hög temperatur och hög gradient och ger ett nytt sätt att extrahera de svåra komponenterna i medicinska material.
Studie av ultraljuds kavitation, som började 1930-talet, som finns i Monnesco och Frenzel sonoluminescens (SL), orsakad av recourse glow, orsakar studien av ultraljuds kavitationsbubblor och en undersökning av den grundläggande effekten. De använde ultraljudskavitationsgruppbubbelmätning i vätska för att studera "kavitation av flera bubblor". För att cheng-hao wang, de-juni zhang från den kinesiska vetenskapsakademin 1960 skulle sitta under ledning av akademikern, används energityp för att studera metoden för fullständig rörelseprocess av en enda kavitationsbubbla, och experimentet visade sig att kavitationsstrålningen och elektromagnetisk strålning i bubbla stängningstid, studerade de även kavitationen
Emulgerande och mekaniska effekter. På 1980-talet kommer USA Gaitan och Crum med akustisk levitateknologi att vara en enda bubbla "fängslad" i behållarens stående vågfältsbarnsplats med plus, ultraljudsfält synkron cyklisk process av kavitation och uppmätt. Dessa resultat ger en teoretisk grund för tillämpning av ultraljud inom industri, jordbruk, medicin och andra områden och ger också förutsättningar för mätning av ultraljuds kavitation.
Mätning av kavitationsintensitet
Enligt en rapport i nuvarande är intensiteten hos ultraljudskavitation inte en absolut mätmetod, men applikationen av ultraljud i den faktiska effekten är på vissa sätt har ett direkt samband med intensiteten av kavitation, så leta efter sätt att mäta kavitation styrka har viktig betydelse vid praktisk tillämpning. Och intensiteten hos kavitations- och kavitationsbubblan är inte bara stängd när trycket från storleken, antalet kavitationsbubblor i enhetsvolymen, också relaterar till de olika typerna av kavitationsbubbla, så kan endast mätning av relativ intensitet. För närvarande studeras det huvudsakligen från ultraljudsrensning, för att direkt mäta effekten av ultraljudsrengöring och metoderna är följande:
Korrosionsmetod: ca 20 μm tjocklek av aluminium, tenn eller blyfolie i ljudfältet på ett visst avstånd, kavitationskorrosionen, under en viss tidsperiod, enligt korrosionen, provets vikt för att mäta relativ kavitation intensitet kallas denna metod pseudokorrosionsmetod. Denna metod kan mäta den relativa kavitationsintensiteten från vätskeytan till olika djup. Metoden för mätning är att fråga metallprov yt ytfinish är konsekvent, utför flera mätningar, för att ta reda på medelvärdet.
Kemisk metod: När natriumjodid placeras i koltetraklorid mäts den relativa kavitationsintensiteten med den mängd jod som frigörs under akustisk kavitation. Denna metod kallas kemisk metod. Denna metod är att använda spektrofotometer eller radioaktiv spårningsmetod för kvantitativ bestämning av jodfrisättning. Eftersom i ultraljudsintensiteten 5-30 W / cm2 ökades den mängd jod som frigjordes med ökningen av ljudintensitet efter 1 minuters behandling mättes kavitationsintensiteten med storleken av den frigjorda mängden.
Scavenge metod: Rengör med radioaktiva kontaminering artefakter som ett prov, använd efter ultraljudsrengöring, kvantitativ mäta mängden smuts som avlägsnats, för att mäta effekterna av ultraljudsrengöring eller relativ kavitationsintensitet kallas denna metod för att avlägsna smuts. I den praktiska tillämpningen finns också mätmetoder för kavitationsbuller, vilka inte beskrivs här.
Den negativa effekten och appliceringen av ultraljudskavitation
På grund av den olinjära vibrationen av bubblor som orsakas av akustisk kavitation och sprängtrycket när de brister, kan många fysiska och kemiska effekter produceras med kavitation. Dessa effekter har negativa effekter, men de har också tillämpningar inom teknikteknik. Till exempel drabbar ytan av höghastighets roterande propellerblad som används av fartyg ofta genom kavitationstryck och "korroderar" till vissa märken. När kavitation är allvarlig, kommer närvaron av ett stort antal luftbubblor att påverka propellerns dragkraft. I den civila industrin kan kavitation "korrosion" skada rör och enheter. Användningen av kavitationschockvågor eller den lokala höga temperaturen hos de slutna bubblorna kan emellertid vara fördelaktig inom industrin. Exempelvis avser ultraljudsrengöring den komplexa konstruktionen av onormala kanaler genom ljudvågor och rengöring av maskindelar och mikrodatordelar placerade i tvättmedel genom ultraljuds kavitation. Ultraljudsavkalkning och avkalkning kan även utföras i pannan. Emulgeringsprocessen för farmaceutisk produktion kan också uppnås genom kavitation. Emulsioner av blandade lösningar såsom olja och vatten kan framställas i industrin. Ultraljudsvetsning (brytning av oxidlager av metallyta och underlättande av svetsning av metall); Ultraljuds kavitation används för att främja vissa kemiska reaktionsprocesser. Att bryta ner plantornas fina väggar, främja upplösningen av kemiska komponenter i lösningsmedel och förbättra graden av kemisk sammansättning. [2]
Principen för ultraljudsrengöring är den högfrekventa oscillerande elektriska signalen som genereras av generatorn. Den högfrekventa mekaniska vibrationen omvandlas till hög frekvens av omvandlaren, vilken överförs till rengöringsvätskan och arbetsstycket rengörs effektivt. Dess arbetsmekanism är att använda kavitationseffekt för att dubbla eller mer än tio försäljningar för att förbättra rengöringseffekten. När vätskan sätts i rengöringsmaskinen och ultraljudsvåg appliceras är ultraljudsvågan i rengöringsvätskan en slags högfrekvent våg med tät fas- och strålningsöverföring, vilket gör vätskan vibrerar fram och tillbaka med hög hastighet. I vibrationens negativa tryckområde på grund av den omgivande vätskan för att komplettera, otalig liten vakuumbubbelbildning och i ett positivt tryckområde stängs små luftbubblor plötsligt, under tryck i stängningsförloppet på grund av kollision mellan vätska har en kraftig chock vågor bildade upp till tusentals atmosfärer med ögonblickligt högt tryck, effekt på rengöring av arbetsstycket. De smutsiga och orenheter som adsorberas på arbetsstycket separeras snabbt från arbetsstycket under kontinuerligt momentant högt tryck. För att uppnå målet om städning. Två huvudparametrar för ultraljudsvåg: frekvens: F> 20KHz; Effektdensitet: p = överföringseffekt (W) / sändningsområde (cm2); Vanligen p skarphet 0,3 w / cm2; I en vätska för spridningen av ultraljudsrengöring av smuts på objektets yta och dess princip kan användas för att förklara fenomenet kavitation att ultraljudsvibreringsförökningen i ett vätskeformigt ljudtryck når ett atmosfärstryck är effektdensiteten 0,35 w / cm2, så kan ultraljudsvåggen uppnå vakuum eller negativt tryck, trycktoppet, men i själva verket har det inget negativt tryck, så producerar mycket tryck i vätskan, den flytande molekylära nukleära rippningen i tomma hyllor. Hålrummet ligger mycket nära ett vakuum och spricker när ultraljudstrycket når sitt maximala när ultraljudstrycket är omvändt. Fenomenet chockvågor som orsakas av brottet av många små kavitationsbubblor kallas kavitation. För lite ljud kan inte producera kavitation. Ultraljudsrengöringsmaskin består av tre huvuddelar: 1) Rengöringsvätskan rengöring av rostfritt stålcylinder (2) (3) ultraljudsgivare ultraljudsrengöringsmaskin ultraljudsgenerator med hög renhet, maskinens fördelar med lågt ljud och lång livslängd på Utrustning. Och kan vara mer komplex geometrisk form, såsom en mängd olika blindhål, mikrohål, djupa hål mm med andra rengöringsmetoder som är svåra att rengöra delar för effektiv rengöring. Som ett resultat av ovanstående unika prestanda känner fler och fler människor igen och accepterar. För det andra, egenskaperna hos utrustningen när ultraljudsrengöringsmaskinen fylld med vatten, omvandlar växelströmsströmmen (ac) på 50 hz till ultraljudsfrekvensväxelström, genererar oscillation, oscillationsbildningen består av induktans- och kapacitansomvandlarens resonanskrets och oscillationssignalen genom den konstanta återkopplingen för att fortsätta. Transistorn förstärker och skickar sedan den till serie resonanskretsen. Denna resonansfrekvens justeras exakt på givarens naturliga resonansfrekvens innan maskinen lämnar fabriken för att ge givaren bästa effekt. Givaren är genom tappen och stark limning på rostfritt stål rengöringstank botten, transducern ultraljud mekanisk energi genom kanalens botten för att passera till vätskan i tanken och sedan appliceras på vätska av artefakter som ska rengöras, så som för att inse funktionen för ultraljudsrengöring. Högströmstransistorn fungerar vid omkopplingsmättnad, så dess utgångsvågform är kvadratisk. När kvadratvågen går in i resonanskretsen och filtreras genom induktans och kapacitans blir den sinusvåg. Därför har den nuvarande vågformen som verkar på omvandlaren blivit sinusvåg. Det finns två typer av ultraljudseffektgenerator av ultraljudsrengöringsmaskin, en är självupphetsad krets, den andra är separat upphetsad krets. Den självupphetsade kretsen är enkel, praktisk och ekonomisk. Andra upphetsade kretsar har hög effekt, med frekvensspårning och strömbegränsning, uppvärmning och andra typer av skydd. De två kretsarna är lämpliga för företag på olika nivåer och fler kunder. 1. Anslut generatorn till kabeln i rengöringsplatsen. 2. Injicera den valda rengöringslösningen i tanken. 3. Anslut generatorn till 220V plus eller minus 10% 50hz nätaggregat. 4. Slå på generatorens strömbrytare och strömindikatorlampan lyser (vid denna tid börjar vätskan i tanken att vibrera och kavitation). 1. För att förlänga livslängden rekommenderas att du placerar utrustningen på ett ventilerat och torrt område, och fläkthålet på generatorens baksida ska rengöras regelbundet. Generatorn har luftventiler på alla sidor för att hålla luften oanvänd. 2. (1) Rengöringstanken måste sättas in i vätskan för att starta, den lägsta vattennivån> 100 mm (botten) av samvibrerande typ och horisontell transduktor i sidan, för tankrengöringstråget längs 100 mm, som i luftkonditioneringen öppnar en chans att skada maskinen. (2) När kroppstemperaturen för rengöringscylindern är normal temperatur, injicera inte högtemperaturvätskan direkt i cylindern, för att undvika att givaren lossnar och påverkar normal användning av maskinen. (3) när rengöringslösningen behöver bytas ut på grund av föroreningar, inte till den kryogena vätskan direkt i hög temperatur i cylindern, kan det också leda till omvandlaren, bör stänga värmeväxlaren samtidigt, för att undvika värmaren skadad av slits utan vätska. (4) Kontrollera omvandlaren regelbundet för att undvika fukt och slag, för att undvika onödig förlust. 3. Efter användning ska huvudströmmen vara avstängd. 4. Starta inte om maskinen omedelbart efter avstängning. Avstängningstiden ska vara mer än en minut.
