Vilka är de olika typerna av ultraljudstillämpningar?
Ljud är trycksvängningen för ett medium, till exempel luft eller vatten. Ljudets våglängd varierar med temperatur, medium och initial energi. Ultraljud avser våglängder över det mänskliga hörselområdet, cirka 20 000 kilohertz. Många ultraljudstillämpningar använder mekaniska vibrationer av ljud för att störa cellulär eller partikelformig struktur. Andra applikationer använder reflektion av ljudvågor för att upptäcka eller observera föremål.
Ultraljudstillämpningar härrör från ljudets egenskaper. Ljudet är inte lätt; den består av mekanisk vibration av en gas eller vätska, medan ljus har en elektromagnetisk natur. Vågorna sprider sig i tre dimensioner från en punktkälla, sprider sig i energi och minskar i amplitud när de rör sig. Mindre täta media, till exempel gaser, bär ljudvågor längre än vätskor. Fastämnen leder ljud genom påverkan av vågen på en yta och fysiskt rör sig gasen eller vätskan på den andra ytan på det fasta ämnet.
De fysiska effekterna av ljudvågor förbättrar konsistensen av fast-vätskeblandningar i laboratorie- och kommersiell skala ultraljudstillämpningar. Homogenisering sker genom minskning av partikelstorleken hos fasta ämnen, spridning av fasta ämnen eller uppdelning av agglomerat av partiklar. Ljudvågens ultrahögfrekventa energi orsakar kavitation i vätskan. Kavitation uppstår som växlande områden med högt och lågt tryck, vilket får mikrobubblor att bildas och kollapsar våldsamt.
Biologiska laboratorier använder ultraljudets mekaniska kraft för att bryta upp celler och separera organeller, som är små intracellulära komponenter. Användbara biologiska föreningar kan extraheras från cellvätskan. På liknande sätt kan ultraljudsstörning av celler användas som en steriliseringsteknik. Rengöring av laboratorievaror av envis organisk substans eller mineralavlagringar åstadkoms ofta genom att blöta bitarna i ultraljudsbad.
Sonochemistry främjar kemiska reaktioner genom att använda våldsam kavitationsblandning av ultraljudstillämpningar. Reaktionshastigheterna ökar beroende på den ökade blandningen av reaktanterna eller den ökade aktiviteten hos blandad-fas-katalysatorer. Kommersiella tillämpningar av denna teknik inkluderar omvandling av vegetabiliska oljor till biodieselbränslen.
Andra ultraljudstillämpningar utnyttjar ljudets vågart. Ljudet reflekterar från fasta ytor och kan tas emot med en antenn. Många ultraljudsapplikationer tillhandahåller diagnostisk information inom det medicinska området för att hjälpa till vid bedömningen av foster, tumörer och skador. Dessa icke-invasiva undersökningar är enkla, smärtfritt och billiga.
Sonar använder ljud som en enhet, utrustning som sänder och tar emot vågenergi för att hitta objekt. Våglängderna kan variera från infrasonic till ultraljud. Omfattande applikationer används av militära enheter för målförvärv, navigering och säkerhet. Fiskare använder ofta ekolod för att hitta fiskskolor. Drönare och robotar kan kontrolleras av ultraljudskommandon.