Características del ultrasonido

Las leyes de propagación de las ondas ultrasónicas en el medio, como la reflexión, la refracción, la difracción y la dispersión, no son fundamentalmente diferentes de las leyes de las ondas sonoras (audibles). Pero la longitud de onda del ultrasonido es muy corta, solo unos pocos centímetros, o incluso unas pocas milésimas de milímetro. En comparación con las ondas sonoras (audibles), el ultrasonido tiene muchas propiedades exóticas:

1. La longitud de onda de la onda ultrasónica es muy corta, y el tamaño del obstáculo habitual es muchas veces mayor que la longitud de onda de la onda ultrasónica, por lo que la capacidad de difracción de la onda ultrasónica es muy pobre, pero puede propagarse en una línea recta direccional en un medio homogéneo. las características son más pronunciadas. Por lo tanto, cuando la onda ultrasónica se propaga, la direccionalidad es fuerte y la energía es fácil de concentrar.

2. El ultrasonido puede propagarse en una variedad de medios diferentes y puede viajar distancias suficientes.

3. La interacción entre el ultrasonido y el medio de transmisión de sonido es moderada, y es fácil llevar información sobre el estado del medio de transmisión de sonido (diagnóstico o efecto en el medio de transmisión de sonido). El ultrasonido es una forma de onda, que se puede utilizar como portador o medio para la detección y la información de carga (como el ultrasonido B utilizado para el diagnóstico); El ultrasonido también es una forma de energía, cuando su intensidad excede un cierto valor, puede pasar y el medio a través del cual se transmite la onda ultrasónica interactúa, afecta, altera y destruye el estado, las propiedades y la estructura de esta última (utilizada para la terapia).

La onda ultrasónica interactúa con el medio durante el proceso de propagación, y el cambio de fase y amplitud, que puede cambiar el estado, la composición, la estructura, la función y las propiedades del medio. Este tipo de cambio se llama efecto ultrasónico. La interacción entre ultrasonidos y medios se puede dividir en mecanismo térmico, mecanismo mecánico y mecanismo de cavitación.

(1) Mecanismo térmico: Cuando la onda ultrasónica se propaga en el medio, su energía de vibración es absorbida continuamente por el medio y convertida en calor, lo que aumenta la temperatura del medio. Este efecto de aumentar la temperatura del medio se denomina mecanismo térmico del ultrasonido. (2) Mecanismo mecánico: Cuando la frecuencia es baja, el coeficiente de absorción es pequeño y el tiempo de acción ultrasónica es muy corto, el efecto ultrasónico no se acompaña de un efecto térmico obvio. En este momento, el efecto ultrasónico se puede atribuir al mecanismo mecánico, es decir, el efecto ultrasónico se origina a partir de la contribución de la cantidad mecánica que caracteriza el campo de sonido. El ultrasonido también es una forma de transmisión de energía mecánica, y parámetros como el desplazamiento de origen, la velocidad de vibración, la aceleración y la presión sonora en el proceso de fluctuación pueden expresar el efecto ultrasónico.

(3) Mecanismo de cavitación: Uno de los principales mecanismos de los efectos sonoquímicos ultrasónicos es la cavitación acústica (incluida la formación, el crecimiento y el colapso de burbujas, etc.). El fenómeno incluye dos aspectos, es decir, el ultrasonido fuerte produce burbujas en el líquido y el movimiento especial de las burbujas bajo la acción del ultrasonido fuerte.

El ultrasonido es una onda mecánica de alta frecuencia con las características de energía concentrada y fuerte poder de penetración. El ultrasonido se compone de una serie de ondas longitudinales densas y densas, y se propaga a través del medio líquido. Cuando la energía acústica es lo suficientemente alta, la atracción entre las moléculas en la fase líquida se rompe durante el medio ciclo suelto, formando un núcleo de cavitación. La vida útil del núcleo de cavitación es de aproximadamente 0.1μs, puede generar un ambiente local de alta temperatura y alta presión de aproximadamente 4000-6000 K y 100MPa en el momento de la explosión, y generar un microchorro con una velocidad de aproximadamente 110m / s con una fuerte fuerza de impacto, este fenómeno se llama cavitación ultrasónica.