Introduktion til ultralydteknologi

Princippet om ultralyd.

Ultralyd interagerer med mediet under udbredelse, ændringer i fase og amplitude, ændrer fysiske, kemiske og biologiske egenskaber eller tilstand af mediet, eller fremskynder processen med denne ændring, hvilket resulterer i en række effekter, såsom mekanik, termiske. , kemiske og biologiske virkninger mv. Disse virkninger kan tilskrives følgende effekter:

kavitation

Kavitationsboblerne vokser i det negative trykområde dannet ved ultralydbølgernes langsgående udbredelse og danner en bobleinterface.

Den lukkes hurtigt i den positive trykzone, som skal komprimeres og strækkes under alternerende positive og negative tryk.

En mikrogjet (110 m / s) mikrojet kan genereres, når kavitationsboblen komprimeres, indtil hurtighakning, og kollisionsdensiteten er så høj som 1,5 kg / m2, hvilket resulterer i en høj strøm.

Effekten af højhastighedsmikrojet på siden af den distale boble giver en vandhammerspænding, dvs. en stødbølge.

Stødbølgen udbreder sig radialt udad, rammer den faste overflade af prøven, reflekterer den til boblen, og boblen bliver hvirvel til konvektion af den faste overflade, hvilket frembringer et stort øjeblikkeligt tryk; dette enorme øjeblikkelige tryk kan gøre de faste partikler suspenderet i væsken eller overfladen af biologisk cellevæv er udsat for drastisk skade.

Ud over de ovennævnte effekter er der mekaniske, termiske og andre effekter:

Mekanisk handling

Under udbredelsen af ultralyd vil mediet skiftevis komprimere og strække mediet, der danner en trykændring, og trykændringen vil medføre en mekanisk virkning. Ultralyd-induceret mediepartikelbevægelse, selv om forskydningen og hastigheden ikke er stor, men partikelaccelerationen proportionel med kvadratet af ultralydsvibrasionsfrekvensen er meget stor, og nogle gange overstiger titusinder gange tyngdekraftsaccelerationen, er en så stor acceleration tilstrækkelig at forårsage et kraftigt mekanisk medium. effekt.

Termisk effekt

Hvis ultralydbølgerne absorberes af mediet i mediet, er der energiabsorption. På samme tid genererer mediet på grund af ultralydbølgens vibration en stærk højfrekvensoscillation, og mediet gnider mod hinanden for at generere varme, hvilket øger væskens og det faste stofs temperatur. Ultralyd øger temperaturen ved grænsefladen for at trænge ind i to forskellige medier. Dette skyldes, at den karakteristiske impedans er anderledes ved grænsefladen, og reflektion vil forekomme, der danner en stående bølge for at forårsage relativ friktion mellem molekyler og opvarmning.

Andre virkninger

Ultralydets kavitation kan forårsage oxidation, for eksempel efter en kort periode med sonikering i destilleret vand for at fremstille hydrogenperoxid. Salpetersyre produceres efter lydbehandling i vand, hvor nitrogen er opløst. Ultralyd har også en reducerende effekt og påvirker metalens elektriske nedbrydning.