Características do ultrassom

As leis de propagação de ondas ultrassônicas no meio, como reflexão, refração, difração e dispersão, não são fundamentalmente diferentes das leis das ondas sonoras (audíveis). Mas o comprimento de onda do ultrassom é muito curto, apenas alguns centímetros, ou mesmo alguns milésimos de milímetro. Comparado com ondas sonoras (audíveis), o ultrassom tem muitas propriedades exóticas:

1. O comprimento de onda da onda ultrassônica é muito curto, e o tamanho do obstáculo usual é muitas vezes maior do que o comprimento de onda da onda ultrassônica, de modo que a capacidade de difração da onda ultrassônica é muito pobre, mas pode se propagar em uma linha reta direcional em um meio homogêneo. características são mais pronunciadas. Portanto, quando a onda ultrassônica se propaga, a direcionalidade é forte, e a energia é fácil de se concentrar.

2. O ultrassom pode se propagar em uma variedade de diferentes mídias e pode percorrer distâncias suficientes.

3. A interação entre ultrassom e o meio de transmissão sonora é moderada, e é fácil levar informações sobre o estado do meio de transmissão de som (diagnóstico ou efeito no meio de transmissão de som). O ultrassom é uma forma de onda, que pode ser usada como portadora ou média para detecção e carga de informações (como o ultrassom B utilizado para diagnóstico); O ultrassom também é uma forma de energia, quando sua intensidade excede um determinado valor, pode passar e o meio através do qual a onda ultrassônica é transmitida interage, afeta, altera e destrói o estado, propriedades e estrutura deste último (usado para a terapia).

A onda ultrassônica interage com o meio durante o processo de propagação, e a mudança de fase e amplitude, que pode mudar o estado, a composição, a estrutura, a função e as propriedades do meio. Esse tipo de mudança é chamado de efeito ultrassônico. A interação entre ultrassônico e médio pode ser dividida em mecanismo térmico, mecanismo mecânico e mecanismo de cavitação.

(1) Mecanismo térmico: Quando a onda ultrassônica se propaga no meio, sua energia de vibração é continuamente absorvida pelo meio e convertida em calor, o que aumenta a temperatura do meio. Este efeito de aumentar a temperatura do meio é chamado de mecanismo térmico do ultrassom. (2) Mecanismo mecânico: Quando a frequência é baixa, o coeficiente de absorção é pequeno, e o tempo de ação ultrassônico é muito curto, o efeito ultrassônico não é acompanhado por efeito térmico óbvio. Neste momento, o efeito ultrassônico pode ser atribuído ao mecanismo mecânico, ou seja, o efeito ultrassônico origina-se da contribuição da quantidade mecânica caracterizando o campo sonoro. O ultrassom também é uma forma de transmissão de energia mecânica, e parâmetros como deslocamento de origem, velocidade de vibração, aceleração e pressão sonora no processo de flutuação podem expressar o efeito ultrassônico.

(3) Mecanismo de cavitação: Um dos principais mecanismos dos efeitos sonoquímicos ultrassônicos é a cavitação acústica (incluindo a formação, o crescimento e o colapso das bolhas, etc.). O fenômeno inclui dois aspectos, ou seja, o forte ultrassom produz bolhas no líquido e o movimento especial das bolhas sob a ação de um ultrassom forte.

O ultrassom é uma onda mecânica de alta frequência com as características de energia concentrada e forte poder penetrante. O ultrassom é composto por uma série de ondas longitudinais densas e densas, e se propaga através do meio líquido. Quando a energia acústica é alta o suficiente, a atração entre moléculas na fase líquida é quebrada durante o meio ciclo solto, formando um núcleo de cavitação. A vida útil do núcleo de cavitação é de cerca de 0,1μs, pode gerar um ambiente local de alta temperatura e alta pressão de cerca de 4000-6000 K e 100MPa no momento da explosão, e gerar um microjato com uma velocidade de cerca de 110m/s com uma forte força de impacto, este fenômeno é chamado cavitação ultrassônica.