Wat zijn de verschillende soorten ultrasone toepassingen?
Geluid is de drukschommeling van een medium, zoals lucht of water. De golflengte van geluid varieert met temperatuur, medium en initiële energie. Ultrasoon verwijst naar golflengtes boven het menselijke gehoorbereik, ongeveer 20.000 kilohertz. Veel ultrasone toepassingen gebruiken de mechanische trillingen van het geluid om de structuur van cellen of deeltjes te verstoren. Andere toepassingen gebruiken de reflectie van geluidsgolven om objecten te detecteren of waar te nemen.
Ultrasone toepassingen komen voort uit de eigenschappen van geluid. Geluid is niet licht; het bestaat uit mechanische trillingen van een gas of vloeistof, terwijl licht een elektromagnetische aard heeft. De golven verspreiden zich in drie dimensies vanuit een puntbron, dissiperen in energie en nemen in amplitude af terwijl ze reizen. Minder dichte media, zoals gassen, dragen geluidsgolven verder dan vloeistoffen. Vaste stoffen geleiden geluid door stoten door de golf op het ene oppervlak en het gas of de vloeistof fysiek verplaatsen op het andere oppervlak van de vaste stof.
De fysieke impact van geluidsgolven verbetert de consistentie van vaste-vloeistofmengsels in ultrasone toepassingen op laboratorium- en commerciële schaal. Homogenisatie vindt plaats door vermindering van de deeltjesgrootte van vaste stoffen, dispersie van de vaste stoffen of het uiteenvallen van agglomeraten van deeltjes. De ultrahoge frequentie-energie van de geluidsgolven veroorzaakt cavitatie in de vloeistof. Cavitatie treedt op als afwisselende gebieden van hoge en lage druk, waardoor microbellen ontstaan en gewelddadig instorten.
Biologische laboratoria gebruiken de mechanische kracht van echografie om cellen en organellen te scheiden, die kleine intracellulaire componenten zijn. Bruikbare biologische verbindingen kunnen uit de cellulaire vloeistof worden geëxtraheerd. Evenzo kan ultrasone verstoring van cellen worden gebruikt als een sterilisatietechniek. Het reinigen van laboratoriumartikelen van hardnekkig organisch materiaal of minerale afzettingen wordt vaak bereikt door de stukken in ultrasone baden te weken.
Sonochemie bevordert chemische reacties door het gebruik van gewelddadige cavitatie-menging van ultrasone toepassingen. Reactiesnelheden nemen toe als gevolg van het toegenomen mengen van de reactanten of de verhoogde activiteit van gemengde-fase katalysatoren. Commerciële toepassingen van deze technologie omvatten de omzetting van plantaardige oliën in biodieselbrandstoffen.
Andere ultrasone toepassingen profiteren van het golvende karakter van geluid. Geluid reflecteert op vaste oppervlakken en kan worden ontvangen door een antenne. Veel ultrasone toepassingen bieden diagnostische informatie op medisch gebied om de foetussen, tumoren en verwondingen te beoordelen. Deze niet-invasieve onderzoeken zijn eenvoudig, pijnloos en goedkoop.
Sonar gebruikt geluid als een bereikapparaat, apparatuur die golfenergie uitzendt en ontvangt om objecten te lokaliseren. De golflengten kunnen variëren van infrasonisch tot ultrasoon. Variërende applicaties worden gebruikt door militaire eenheden voor het verwerven van doelen, navigatie en beveiliging. Vissers gebruiken vaak sonar om scholen vis te lokaliseren. Drones en robots kunnen worden bestuurd door ultrasone opdrachten.