Реферат : Ультразвук (работа 1) 


Полнотекстовый поиск по базе:

Главная >> Реферат >> Физика


Ультразвук (работа 1)




Милькин А. С. 9в

28.01.2004

УЛЬТРАЗВУК - упругие волны высокой частоты. Человеческое ухо воспринимает распространяющиеся в среде упругие волны частотой приблизительно до 16 000 колебаний в секунду (Гц); колебания с более высокой частотой представляют собой ультразвук (за пределом слышимости). Обычно ультразвуковым диапазоном считают полосу частот от 20 000 до нескольких миллиардов герц. Хотя о существовании ультразвука ученым было известно давно, практическое использование его в науке, технике и промышленности началось сравнительно недавно. Сейчас ультразвук широко применяется в различных физических и технологических методах.

Гидролокация. В конце Первой мировой войны появилась одна из первых практических ультразвуковых систем, предназначенная для обнаружения подводных лодок. Пучок ультразвукового излучения может быть сделан остро направленным, и по отраженному от цели сигналу (эхо-сигналу) можно определить направление на эту цель. Измеряя время прохождения сигнала до цели и обратно, определяют расстояние до нее. К настоящему времени система, именуемая гидролокатором, или сонаром, стала неотъемлемым средством мореплавания. Если направить импульсное ультразвуковое излучение в сторону дна и измерить время между посылом импульса и его возвратом, можно определить расстояние между излучателем и приемником (), т.е. глубину. Основанные на этом сложные системы автоматической регистрации применяются для составления карт дна морей и океанов, а также русел рек. Соответствующие навигационные системы атомных подводных лодок позволяют им совершать безопасные переходы даже под полярными льдами.

Дефектоскопия. Зондирование ультразвуковыми импульсами применяется и для исследований свойств различных материалов и изделий из них. Проникая в твердые тела, такие импульсы отражаются от их границ, а также от различных инородных образований в толще исследуемой среды, таких, как полости, трещины и др., указывая на их расположение. Ультразвук “проверяет” материал, не вызывая в нем разрушений. Такими неразрушающими методами контроля проверяют качество массивных стальных поковок, алюминиевых блоков, железнодорожных рельсов, сварных швов машин.

Ультразвуковой расходомер. Принцип действия такого прибора основан на эффекте Доплера. Импульсы ультразвука направляются попеременно по потоку и против него. При этом скорость прохождения сигнала то складывается из скорости распространения ультразвука в среде и скорости потока, то эти величины вычитаются. Возникающая разность фаз импульсов в двух ветвях измерительной схемы регистрируется электронным оборудованием, и в итоге измеряется скорость потока, а по ней и массовая скорость (расход). Этот измеритель не вносит изменений в поток жидкости и может применяться как к потоку в замкнутом контуре, например, для исследований кровотока в аорте или системы охлаждения атомного реактора, так и к открытому потоку, например реки.

Химическая технология. Вышеописанные методы относятся к категории маломощных, в которых физические характеристики среды не изменяются. Но существуют и методы, в которых на среду направляют ультразвук большой интенсивности. При этом в жидкости развивается мощный кавитационный процесс (образование множества пузырьков, или каверн, которые при повышении давления схлопываются), вызывая существенные изменения физических и химических свойств этой среды. Многочисленные методы ультразвукового воздействия на химически активные вещества объединяются в научно-техническую отрасль знаний, называемую ультразвуковой химией. В ней исследуются и стимулируются такие процессы, как гидролиз, окисление, перестройка молекул, полимеризация, деполимеризация, ускорение реакций.

Ультразвуковая пайка. Кавитация, обусловленная мощными ультразвуковыми волнами в металлических расплавах и разрушающая окисную пленку алюминия, позволяет проводить его пайку оловянным припоем без флюса. Изделия из спаянных ультразвуком металлов стали обычными промышленными товарами.

Ультразвуковая механическая обработка. Энергия ультразвука успешно используется при машинной обработке деталей. Поскольку такой метод позволяет обрабатывать очень твердые и хрупкие материалы – стекло, керамику, карбид вольфрама, закаленную сталь. В промышленности также используется много различного ультразвукового оборудования для очистки поверхностей кварцевых кристаллов и оптического стекла, малых прецизионных шарикоподшипников, снятия заусенец с малогабаритных деталей.

Широко применяется ультразвук для приготовления однородных смесей. Еще в 1927 году американские ученые Лимус и Вуд обнаружили, что если две несмешивающиеся жидкости (например, масло и воду) слить в одну мензурку и подвергнуть облучению ультразвуком, то в мензурке образуется эмульсия, то есть мелкая взвесь масла в воде. Подобные эмульсии играют большую роль в промышленности: это лаки, краски, фармацевтические изделия, косметика.

Применение в биологии и медицине. То, что ультразвук активно воздействует на биологические объекты (например, убивает бактерии), известно уже более 70 лет. Ультразвуковые стерилизаторы хирургических инструментов применяются в больницах и клиниках. Электронная аппаратура со сканирующим ультразвуковым лучом служит целям обнаружения опухолей в мозгу и постановки диагноза, используется в нейрохирургии для инактивации отдельных участков головного мозга мощным сфокусированным высокочастотным (порядка 1000 кГц) пучком. Но наиболее широко ультразвук применяется в терапии – при лечении люмбаго, миалгии и контузий, хотя до сих пор среди медиков нет единого мнения о конкретном механизме воздействия ультразвука на больные органы. Высокочастотные колебания вызывают внутренний разогрев тканей, сопровождаемый, возможно, микромассажем.

Обнаружение и измерение с помощью ультразвука. Давление ультразвуковой волны превосходит давление волны обычного звука в тысячи раз и легко обнаруживается с помощью микрофонов в воздухе и гидрофонов в воде. Это даёт возможность применения ультразвука для обнаружения и измерения. Например, ультразвуковой интерферометр.

Генерация ультразвуковых волн. Ультразвук можно получить от механических, электромагнитных и тепловых источников. Механическими излучателями обычно служат разного рода сирены прерывистого действия. В воздух они испускают колебания мощностью до нескольких киловатт на частотах до 40 кГц. Ультразвуковые волны в жидкостях и твердых телах обычно возбуждают электроакустическими, магнитострикционными и пьезоэлектрическими преобразователями.

Сирена одна из разновидностей механических источников ультразвука. Она обладает относительно большой мощностью и применяется в милицейских и пожарных машинах. Все ротационные сирены состоят из камеры, закрытой сверху диском (статором), в котором сделано большое количество отверстий. Столько же отверстий имеется и на вращающемся внутри камеры диске - роторе. При вращении ротора положение отверстий в нем периодически совпадает с положением отверстий на статоре. В камеру непрерывно подается сжатый воздух, который вырывается из нее в те короткие мгновения, когда отверстия на роторе и статоре совпадают. Основная задача при изготовлении сирен - это, во-первых, сделать как можно больше отверстий в роторе и, во-вторых, достичь большой скорости его вращения. Однако практически выполнить оба эти требования очень трудно.

Свисток Гальтона. Первый ультразвуковой свисток сделал в 1883 году англичанин Гальтон. Ультразвук в нём создается подобно звуку высокого тона на острие ножа, когда на него попадает поток воздуха. Роль такого острия в свистке Гальтона играет "губа" в маленькой цилиндрической резонансной полости. Газ, пропускаемый под высоким давлением через полый цилиндр, ударяется об эту "губу"; возникают колебания, частота которых (она составляет около 170 кГц) определяется размерами сопла и губы. Мощность свистка Гальтона невелика. В основном его применяют для подачи команд при дрессировке собак.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Баулан И. За барьером слышимости. М., 1971

  2. Хорбенко И.Г. Звук, ультразвук, инфразвук. М., 1986

  3. Агранат Б.А. и др. Основы физики и техники ультразвука. М., 1987

Похожие работы:

  • Ультразвук и измерения дальности

    Реферат >> Математика
    Ультразвук и измерения дальности Ультразвук (УЗ) – упругие колебания и волны, частота ...
  • Ультразвук и инфразвук

    Реферат >> Физика
    ... в специальных измерителях - ультразвуковых весах. Распространение ультразвука Распространение ультразвука - это процесс перемещения в пространстве ... кратным половине длины волны. Источники ультразвука Ультразвук - это колебания с частотами, большими 20000Гц ...
  • Ультразвук и его применение

    Реферат >> Физика
    ... Введение……………………………………………………………………3 Ультразвук………………………………………………………………….4 Ультразвук как упругие волны……………………………………..4 Специфические особенности ультразвука………………………………..5 Источники и приемники ультразвука……………………………………..7 Механические излучатели ...
  • Ультразвук с механическими напряжениями

    Курсовая работа >> Промышленность, производство
    ... элементарных нормальных волн. 1. Связь скорости ультразвука с механическими напряжениями 1.1 Акустотензометрия Тензометрия – ... пьезопреобразователями и, следовательно, от скорости распространения ультразвука в образце. Запуск ждущей развертки осциллографа ...
  • Ультразвуки в живой природе

    Реферат >> Биология
    ... летучих мышей при помощи ультразвука. 1. Ультразвуки в живой природе За ... Очевидно, с целью эхолокации издают ультразвуки небольшой частоты (двадцать — восемьдесят ... высокочастотные акустические колебания принято называть ультразвуками, их волнами летучие мыши ...
  • Ультразвук. Энергия упругих колебаний

    Реферат >> Коммуникации и связь
    ... техники и технологии РЕФЕРАТ на тему: «Ультразвук. Энергия упругих колебаний» Минск, 2008 ... 1. Ультразвук. Общие сведения Ультразвук (УЗ) представляет собой упругие ...
  • Использование ультразвука в медицине

    Реферат >> Медицинские науки
    ... равномерно рассеивающиеся (т.н. высокодисперсные) аэрозоли. Обработав ультразвуком лекарственные растворы, получают эмульсии и суспензии ... препаратами, в ткани, предварительно обработанные ультразвуком. В тканях, подогретых ультразвуком до 42 – 45*С, сами ...
  • Використання низькочастотного ультразвуку та магніолазерної терапії в реабілітації хворих на остеоартроз

    Реферат >> Медицина, здоровье
    ... ілітація. АННОТАЦИЯ Канут М.И. Использование низкочастотного ультразвука и магнитолазерной терапии в реабилитации больных остеоартрозом ... терапевтического комплекса с сочетанным применением низкочастотного ультразвука (НУЗ) и магнитолазерной терапии (МЛТ) в ...
  • Изучение двойного лучепреломления наведённое ультразвуком

    Реферат >> Физика
    ... теме: Изучение двойного лучепреломления наведённого ультразвуком Самарканд - 2001 Содержание: Введение …………………………………………………………………3 ... представлений явления двойного лучепреломления наведённого ультразвуком. Глава 1 Теоретическая часть. §1 Жидкокристаллическое ...