Всё сдал! - помощь студентам онлайн Всё сдал! - помощь студентам онлайн

Реальная база готовых
студенческих работ

pencil
Узнай стоимость на индивидуальную работу!
icon Цены в 2-3 раза ниже
icon Мы работаем
7 дней в неделю
icon Только проверенные эксперты

Применение звуковых волн 2

Тип Реферат
Предмет Физика
Просмотров
286
Скачиваний
292
Размер файла
25 б
Поделиться

Применение звуковых волн 2

Что такое ультразвук и чем он полезен

Если какое-либо тело колеблется в упругой среде быстрее, чем среда успевает обтекать его, то своим движением оно то сжимает, то разрежает среду. Слои повышенного и пониженного давления разбегаются во все стороны от колеблющегося тела и образуют звуковую волну. Если колебания тела, создающего волну следуют друг за другом не реже, чем 16 раз в секунду не чаще, чем 20 тысяч раз в секунду, то человеческое ухо слышит их.

Частоты 16 Гц- 20 кГц, которые способен воспринимать слуховой аппарат человека принято называть звуковыми или акустическими, например писк комара » 10 кГц. Но воздух, глубины морей и земные недра наполнены звуками, лежащими вне этого диапазона – инфра и ультразвуками. В природе ультразвук встречается в качестве компонента многих естественных шумов, в шуме ветра, водопада, дождя, морской гальки, перекатываемой прибоем, в грозовых разрядах. Многие млекопитающие, например кошки и собаки, обладают способностью восприятия ультразвука, частотой до 100 кГц, а локационные способности летучих мышей, ночных насекомых и морских животных всем хорошо известны. Существование таких звуков было обнаружено с развитием акустики только в конце XIX века. Тогда же начались первые исследования УЗ, но основы его применения были заложены только в первой трети XX -века.

Ультразвуковые волны (неслышимый звук) по своей природе не отличаются от волн слышимого диапазона и подчиняются тем же физическим законам. Но

уультразвука есть специфические особенности, которые определили его широкое применение в науке и технике. Вот основные из них:

¨ Малая длина волны. Для самого низкого УЗ диапазона длина волны не превышает в большинстве сред нескольких сантиметров. Малая длина волны обуславливает лучевой характер распространения УЗ волн. Вблизи излучателя УЗ распространяется в виде пучков, по размеру близких к размеру излучателя. Попадая на неоднородности в среде, УЗ пучок ведёт себя, как световой луч испытывая отражение, преломление, рассеяние, что позволяет в оптически непрозрачных средах формировать звуковые изображения, используя чисто оптические эффекты (фокусировку, дифракцию и др.)

¨ Малый период колебаний, что позволяет излучать ультразвук в виде импульсов и осуществлять в среде точную временную селекцию распространяющихся сигналов.

¨ Возможность получения высоких значений интенсивности колебаний при малой амплитуде, т.к. энергия колебаний пропорциональна квадрату частоты. Это позволяет создавать УЗ пучки и поля с высоким уровнем энергии, не требуя при этом крупногабаритной аппаратуры.

¨ В ультразвуковом поле развиваются значительные акустические течения, поэтому воздействие ультразвука на среду порождает специфические физические, химические, биологические и медицинские эффекты, такие как кавитация, капиллярный эффект, диспергирование, эмульгирование, дегазация, обеззараживание, локальный нагрев и многие другие.

История ультразвука

Внимание к акустике было вызвано потребностями морского флота ведущих держав - Англии и Франции, т.к. акустический – единственный вид сигнала, способный далеко распространяться в воде. В 1826 году французский учёный Колладон определил скорость звука в воде. Эксперимент Колладона считается рождением современной гидроакустики. Удар в подводный колокол в Женевском озере происходил с одновременным поджогом пороха. Вспышка от пороха наблюдалась Колладоном на расстоянии 10 миль. Он также слышал звук колокола при помощи подводной слуховой трубы. Измеряя временной интервал между этими двумя событиями, Колладон вычислил скорость звука - 1435 м/сек. Разница с современными вычислениями только 3 м/сек.

В 1838 году, в США, звук впервые применили для определения профиля морского дна . Источником звука, как и в опыте Колладона, был колокол, звучащий под водой, а приёмником большие слуховые трубы, опускавшиеся за борт. Результаты опыта были неутешительными – звук колокола, также как и подрыв в воде пороховых патронов, давал слишком слабое эхо, почти не слышное среди других звуков моря. Надо было уходить в область более высоких частот, позволяющих создавать направленные звуковые пучки.

Первый генератор ультразвука сделал в 1883 году англичанин Гальтон. Ультразвук создавался подобно звуку высокого тона на острие ножа, когда на него попадает поток воздуха. Роль такого острия в свистке Гальтона играл цилиндр с острыми краями. Воздух (или другой газ), выходящий под давлением через кольцевое сопло, диаметром таким же, как и кромка цилиндра, набегал на неё и возникали высокочастотные колебания. Продувая свисток водородом, удалось получить колебания до 170 кГц.

В 1880 году Пьер и Жак Кюри сделали решающее для ультразвуковой техники открытие. Братья Кюри заметили, что при оказании давления на кристаллы кварца генерируется электрический заряд, прямо пропорциональный прикладываемой к кристаллу силе. Это явление было названо "пьезоэлектричество" от греческого слова, означающего "нажать". Кроме того, они продемонстрировали обратный пьезоэлектрический эффект, который проявлялся тогда, когда быстро изменяющийся электрический потенциал применялся к кристаллу, вызывая его вибрацию. Отныне появилась техническая возможность изготовления малогабаритных излучателей и приёмников ультразвука.

Гибель «Титаника» от столкновения с айсбергом, н еобходимость борьбы с новым оружием - подводными лодками требовали быстрого развития ультразвуковой гидроакустики. В 1914 году, французский физик Поль Ланжевен совместно с русским учёным, жившим в Швейцарии - Константином Шиловским впервые разработали гидролокатор, состоящий из излучателя ультразвука и гидрофона - приёмника УЗ колебаний, основанный на пьезоэффекте. Гидролокатор Ланжевена – Шиловского, был первым ультразвуковым устройством, применявшимся на практике. Также в начале века российский ученый С.Я.Соколов разработал основы ультразвуковой дефектоскопии в промышленности. В 1937 году немецкий врач-Упсихиатр Карл Дуссик, вместе с братом Фридрихом, физиком, впервые применили ультразвук для обнаружения опухолей головного мозга, но результаты полученные ими оказались недостоверными. В медицинской диагностике ультразвук начал применяться только с 50-х годов XX -го века в США.

Получение ультразвука

Излучатели ультразвука можно разделить на две большие группы.

1) Колебания возбуждаются или препятствиями на пути струи газа или жидкости, или прерыванием струи газа или жидкости. Используются ограниченно, в основном используются для получения мощного УЗ в газовой среде.

2) Колебания возбуждаются преобразованием в механические заданных колебаний тока или напряжения. В большинстве ультразвуковых устройств используются излучатели этой группы: пьезоэлектрические и магнитострикционные преобразователи.

Кроме пьезоэлектрических, для получения мощного ультразвукового пучка используются также магнитострикционные преобразователи. Магнитострикция - это изменение размеров тел при изменении их магнитного состояния. Сердечник из магнитострикционного материала, помещённый в проводящую обмотку меняет свою длину в соответствии с формой токового сигнала, проходящего по обмотке. Данное явление, открытое в 1842 г. Джоулем, свойственно ферромагнетикам и ферритам. Наиболее употребительные магнитострикционные материалы это сплавы на основе никеля, кобальта, железа и алюминия. Наибольшая интенсивность излучения у сплава перминдюр (49% Co , 2% V , остальное Fe ), который используется для мощных излучателей, в частности в АПУ «Акустик-Т».

Применение ультразвука

Многообразные применения ультразвука можно условно разделить на три направления:

1) получение информации посредством ультразвука

2) воздействие на вещество

3) обработка и передача сигналов

Области применения ультразвука Частота в кГц

1 10 100 10 3 10 4 10 5 10 6 10 7

Получение

информации

о веществе

Исследование

состава и св-в веществ

газы
жидкости
тв.тела
Гидролокация
УЗ дефектоскопия
Контроль уровней и разм.
Медицинская диагностика

Воздействие

на вещество

Коагуляция аэрозолей
Воздействие на горение
Очистка
Химические процессы
Эмульгирование
Диспергирование
Распыление
Кристаллизация
Металлизация, пайка
Механическая обработка
Сварка
Пластич. деформирование
Терапия
Хирургия

Обработка

сигналов и

управление ими

Линии задержки
Фильтры
Акустоэлектронные преоб.
Акустооптические устр-ва

Зависимость скорости распространения и затухания акустических волн от свойств вещества и процессов в них происходящих, используется для:

- контроля протекания химических реакций, фазовых переходов, полимеризации и др.

- определения прочностных характеристик и состава материалов,

- определения наличия примесей,

- определения скорости течения жидкости и газа,

Точность определения состава веществ и наличия примесей высока и составляет доли процента.

Большая группа методов основана на отражении и рассеянии УЗ волн на границах между средами. Эти методы позволяют проводить определять локацию инородных тел и используются в таких сферах как:

- гидролокация,

- неразрушающий контроль и дефектоскопия,

- медицинская диагностика,

- определения уровней жидкостей и сыпучих тел в закрытых ёмкостях,

- определения размеров изделий,

- визуализация звуковых полей – звуковидение и акустическая голография.

Воздействие ультразвука на вещество, приводящее к необратимым изменениям в нём, широко используется в промышленности. При этом механизмы воздействия различны для разных сред. В газах основным фактором являются акустические течения ускоряющие процессы тепломассообмена. Причём эффективность УЗ перемешивания значительно выше обычного гидродинамического, т.к. пограничный слой имеет меньшую толщину. Это используется в следющих процессах:

- ультразвуковая сушка,

- горение в ультразвуковом поле,

- коагуляция аэрозолей,

В жидкостях основную роль играет кавитация. На кавитации основаны следующие технологические процессы:

- ультразвуковая очистка,

- металлизация и пайка,

- так называемый звукокапиллярный эффект - проникновение жидкостей в мельчайшие поры и трещины. Применяется для пропитки пористых материалов и любой обработки твёрдых тел в жидкостях.

- диспергирование твёрдых тел в жидкостях,

- дегазация (деаэрирование) жидкостей,

- кристаллизация,

- интенсификация электрохимических процессов,

- получение аэрозолей.

- уничтожения микроорганизмов и стерилизация инструментов в медицине.

Механическая обработка твёрдых тел с применением ультразвука основана на следующих эффектах: уменьшение трения между поверхностями при УЗ колебаниях одной из них, снижение предела текучести или пластическая деформация под действием УЗ. Ударное воздействие инструмента с УЗ частотой на металлы вызывает из упрочнение и снижение остаточных напряжений. Комбинированное воздействие статического сжатия и ультразвуковых колебаний используется в ультразвуковой сварке.

Действия ультразвука на биологические объекты вызывает разнообразные эффекты и реакции в тканях организма, что широко используется в ультразвуковой терапии и хирургии. При повышении пороговой интенсивности УЗ, соответствующей возникновению кавитации, происходит разрушение бактерий и вирусов и стерилизация лекарственных веществ.

УЗ устройства применяются для преобразования и аналоговой обработки эл.сигналов и для управления световыми сигналами в оптике и оптоэлектронике. Малая скорость ультразвука используется в линиях задержки. Управление оптическими сигналами основывается на дифракции света на ультразвуке. Один из видов такой дифракции – т.н. брегговская дифракция зависит от длины волны ультразвука. Акустооптические устройства позволяют выделить из широкого спектра светового излучения узкий частотный интервал, т.е. осуществлять фильтрацию света.

Ультразвук чрезвычайно интересная вещь и возможности его практического применения не поддаются никакому исчислению. И хотя наше предприятие специализируется на ультразвуковых противонакипных устройствах, мы любим ультразвук во всех его проявлениях и будем рады обсудить любые идеи, с ним связанные .

Литература.

1. «Ультразвук» Энциклопедия под ред. И.П.Голяминой, М. 1979.

2. материалы сайта http://www.dfa.ru


Нет нужной работы в каталоге?

Сделайте индивидуальный заказ на нашем сервисе. Там эксперты помогают с учебой без посредников Разместите задание – сайт бесплатно отправит его исполнителя, и они предложат цены.

Цены ниже, чем в агентствах и у конкурентов

Вы работаете с экспертами напрямую. Поэтому стоимость работ приятно вас удивит

Бесплатные доработки и консультации

Исполнитель внесет нужные правки в работу по вашему требованию без доплат. Корректировки в максимально короткие сроки

Гарантируем возврат

Если работа вас не устроит – мы вернем 100% суммы заказа

Техподдержка 7 дней в неделю

Наши менеджеры всегда на связи и оперативно решат любую проблему

Строгий отбор экспертов

К работе допускаются только проверенные специалисты с высшим образованием. Проверяем диплом на оценки «хорошо» и «отлично»

1 000 +
Новых работ ежедневно
computer

Требуются доработки?
Они включены в стоимость работы

Работы выполняют эксперты в своём деле. Они ценят свою репутацию, поэтому результат выполненной работы гарантирован

avatar
Экономика
Маркетинг
Информатика
icon
110207
рейтинг
icon
2709
работ сдано
icon
1239
отзывов
avatar
Математика
Физика
История
icon
103893
рейтинг
icon
5284
работ сдано
icon
2381
отзывов
avatar
Химия
Экономика
Биология
icon
74557
рейтинг
icon
1860
работ сдано
icon
1175
отзывов
avatar
Высшая математика
Информатика
Геодезия
icon
62710
рейтинг
icon
1046
работ сдано
icon
598
отзывов
Отзывы студентов о нашей работе
48 903 оценки star star star star star
среднее 4.9 из 5
МГУ
Делает идеально , не слишком заумно, максимально подробно, все включено!)
star star star star star
Волгоградский государственный университет
Классно все сделал. Очень быстро. Красавчик. Буду еще обращаться к нему за работами.
star star star star star
Московский Университет имени С.Ю. Витте
Спасибо огромное исполнителю, работа выполнена очень быстро, без замечаний , оценка 90 бал...
star star star star star

Последние размещённые задания

Ежедневно эксперты готовы работать над 1000 заданиями. Контролируйте процесс написания работы в режиме онлайн

2 контрольные работы с решением

Контрольная, Математика

Срок сдачи к 14 дек.

только что

Добрый день, дипломную работу нужно написать по методическому...

Диплом, Гражданское правовой

Срок сдачи к 4 янв.

1 минуту назад

решить задачи

Лабораторная, статистическое моделирование

Срок сдачи к 12 дек.

1 минуту назад

Выполнить задание "4" по математике

Контрольная, Высшая математика

Срок сдачи к 9 дек.

1 минуту назад

Написать курсовую по кадровому аудиту, максимальнл легкая тема

Курсовая, Кадровый аудит

Срок сдачи к 20 дек.

2 минуты назад

Электроэнергетика и электротехника

Тест дистанционно, силовая электроника

Срок сдачи к 12 дек.

2 минуты назад

Контрольная(Реферат)

Контрольная, Информационные технологии в управлении персоналом

Срок сдачи к 14 дек.

2 минуты назад

Выполнить работу по сопромату

Контрольная, Сопротивление материалов

Срок сдачи к 16 дек.

3 минуты назад

3 чертежа в автокаде и 4 в компасе

Чертеж, Компас и автокад

Срок сдачи к 24 дек.

3 минуты назад

Реферат не менее 15 страниц

Контрольная, безопасность жизнедеятельности

Срок сдачи к 30 дек.

3 минуты назад

6 теоретических вопросов и 4 задачи

Контрольная, безопасность жизнедеятельности

Срок сдачи к 20 дек.

3 минуты назад

кейс

Другое, Английский язык в юриспруденции

Срок сдачи к 14 дек.

4 минуты назад

Решить 5 задач по теоретической механике

Решение задач, теоретическая механика

Срок сдачи к 14 дек.

4 минуты назад

Задачи(прикладная механика)

Решение задач, прикладная механика

Срок сдачи к 13 дек.

4 минуты назад

Ислам в русской литературе 12 века

Диплом, Тиляват, Ислам в русской литературе 12 века

Срок сдачи к 30 дек.

5 минут назад

Онлайн помощь по микропроцессорная техника

Онлайн-помощь, Электроника

Срок сдачи к 10 дек.

5 минут назад

Выдержать весь текст по правилам

Онлайн-помощь, Информатика

Срок сдачи к 9 дек.

5 минут назад

Сделать Реферат

Реферат, Экология

Срок сдачи к 16 дек.

6 минут назад
planes planes
Закажи индивидуальную работу за 1 минуту!

Размещенные на сайт контрольные, курсовые и иные категории работ (далее — Работы) и их содержимое предназначены исключительно для ознакомления, без целей коммерческого использования. Все права в отношении Работ и их содержимого принадлежат их законным правообладателям. Любое их использование возможно лишь с согласия законных правообладателей. Администрация сайта не несет ответственности за возможный вред и/или убытки, возникшие в связи с использованием Работ и их содержимого.

«Всё сдал!» — безопасный онлайн-сервис с проверенными экспертами

Используя «Свежую базу РГСР», вы принимаете пользовательское соглашение
и политику обработки персональных данных
Сайт работает по московскому времени:

Вход или
регистрация
Регистрация или
Не нашли, что искали?

Заполните форму и узнайте цену на индивидуальную работу!

Файлы (при наличии)

    это быстро и бесплатно