Каковы различные типы ультразвуковых приложений?

Звук - это колебание давления среды, такой как воздух или вода. Длина волны звука зависит от температуры, среды и начальной энергии. Под ультразвуком понимается длина волны выше человеческого слуха, приблизительно 20 000 килогерц. Многие ультразвуковые приложения используют механические колебания звука, чтобы разрушить клеточную или дисперсную структуру. Другие приложения используют отражение звуковых волн для обнаружения или наблюдения объектов.

Ультразвуковые приложения основаны на свойствах звука. Звук не легкий; он состоит из механической вибрации газа или жидкости, в то время как свет имеет электромагнитную природу. Волны распространяются в трех измерениях от точечного источника, рассеиваются по энергии и уменьшаются по амплитуде при движении. Менее плотные среды, такие как газы, переносят звуковые волны дальше жидкостей. Твердые частицы проводят звук путем удара волны на одной поверхности и физического перемещения газа или жидкости на другой поверхности твердого тела.

Физическое воздействие звуковых волн улучшает консистенцию твердых и жидких смесей в лабораторных и коммерческих ультразвуковых применениях. Гомогенизация происходит путем уменьшения размера частиц твердых веществ, рассеивания твердых частиц или разрушения агломератов частиц. Сверхвысокочастотная энергия звуковых волн вызывает кавитацию в жидкости. Кавитация происходит в виде чередующихся областей высокого и низкого давления, что приводит к сильному образованию и разрушению микропузырьков.

Биологические лаборатории используют механическую силу ультразвука для разрушения клеток и отдельных органелл, которые являются небольшими внутриклеточными компонентами. Полезные биологические соединения могут быть извлечены из клеточной жидкости. Точно так же ультразвуковое разрушение клеток может использоваться как метод стерилизации. Очистка лабораторной посуды от стойких органических веществ или минеральных отложений часто осуществляется путем замачивания кусочков в ультразвуковых ваннах.

Сонохимия продвигает химические реакции, используя насильственное смешивание кавитации ультразвуковых приложений. Скорость реакции увеличивается из-за увеличенного смешивания реагентов или повышенной активности смешанных фазных катализаторов. Коммерческое применение этой технологии включает преобразование растительных масел в биодизельное топливо.

Другие ультразвуковые приложения используют волновую природу звука. Звук отражается от твердых поверхностей и может быть получен антенной. Многие ультразвуковые приложения предоставляют диагностическую информацию в области медицины, чтобы помочь в оценке плодов, опухолей и травм. Эти неинвазивные обследования просты, безболезненны и недороги.

Сонар использует звук в качестве дальномера, оборудования, которое передает и принимает энергию волн для определения местоположения объектов. Длина волны может варьироваться от инфразвуковой до ультразвуковой. Области применения дальнего боя используются военными подразделениями для обнаружения целей, навигации и безопасности. Рыбаки часто используют гидролокатор, чтобы помочь найти стаи рыб. Дроны и роботы могут контролироваться ультразвуковыми командами.