Do you have any knowledge of ultrasound related technology?

Basic Introduction:

Ultrasound is a sound wave with a frequency higher than 20000 Hz, which is further divided into power ultrasound and detection ultrasound in practical applications. It has good directionality, strong penetration ability, and is easy to obtain concentrated sound energy. It can propagate over long distances in high-density solids and liquids, and can be used for ranging, industrial testing, medical ultrasound, cleaning, welding, drilling, gravel, sterilization and disinfection, etc.

Scientists refer to the number of vibrations per second as the frequency of sound, which is measured in hertz (Hz). The frequency of sound waves that can be heard by our human ears is between 20Hz and 20000Hz. When the vibration frequency of sound waves is less than 20Hz or greater than 20000Hz, we cannot hear them. Therefore, we refer to sound waves with frequencies above 20000 hertz as' ultrasonic waves'. The ultrasonic frequency commonly used for medical diagnosis ranges from 1 MHz to 10 MHz.

Теоретические исследования показывают, что при одинаковых амплитудных условиях энергия вибрации объекта прямо пропорциональна частоте вибрации. Когда ультразвуковые волны распространяются в среде, частота вибрации частиц в среде очень высока, что приводит к большому количеству энергии. В сухую зиму на севере Китая, если ультразвуковые волны подаются в резервуар для воды, интенсивная вибрация заставит воду в резервуаре разбиться на множество мелких капель. Затем можно использовать небольшой вентилятор, чтобы выдуть капли в комнату, что может увеличить влажность воздуха в помещении. Это принцип работы ультразвуковых увлажнителей.При таких заболеваниях, как фарингит и трахеит, трудно использовать кровоток для доставки лекарств к пораженному участку. Использование принципа увлажнителя для распыления лекарства и предоставления пациенту возможности вдохнуть может улучшить терапевтический эффект. Огромная энергия ультразвука также может заставить камни в теле человека подвергаться интенсивным вынужденным колебаниям и разрушаться, тем самым облегчая боль и достигая цели исцеления. Ультразвук широко используется в медицине, например, цветной ультразвук, В-УЗИ и литотрипсия (например, камни в желчном пузыре, камни в почках, мешки под глазами и т. д.), которые также могут повреждать бактериальные структуры и дезинфицировать предметы.

Метод генерации:

Звуковые волны представляют собой форму распространения состояний механической вибрации (или энергии) объектов. Так называемая вибрация относится к круговому движению частиц вещества вблизи их положения равновесия. Например, после удара по поверхности барабана он вибрирует вверх и вниз, и это вибрационное состояние распространяется во всех направлениях через воздушную среду, что называется звуковой волной. Ультразвук относится к звуковой волне с частотой вибрации более 20000 Гц, а ее частота в секунду очень высока, превышая общий верхний предел человеческого слуха (20000 Гц). Люди называют этот вид невидимой звуковой волны ультразвуком.Ультразвук и слышимый звук по существу одинаковы, и их общей чертой является мода механической вибрации, которая обычно распространяется в упругой среде в виде продольной волны, которая является формой распространения энергии. Разница в том, что ультразвук имеет высокую частоту, короткую длину волны, хороший луч и направленность при распространении по прямой линии на определенное расстояние. В настоящее время частотный диапазон, используемый для ультразвуковой визуализации брюшной полости, составляет 2–5 МГц. Обычно используется частота 3–3,5 мегагерц (1 колебание в секунду соответствует 1 Гц, 1 мегагерц = 10 ^ 6 Гц, то есть 1 миллион колебаний в секунду, а частота слышимых волн находится в пределах 16-20000 Гц).

Законы распространения УЗ в средах, такие как отражение, преломление, дифракция и рассеяние, принципиально не отличаются от законов слышимых звуковых волн. Но длина волны ультразвука очень короткая, всего несколько сантиметров или даже тысячных долей миллиметра. По сравнению со слышимыми звуковыми волнами ультразвук имеет много странных характеристик: характеристики распространения - длина волны ультразвука очень короткая, а размеры типичных препятствий во много раз больше, чем у ультразвуковых волн. Поэтому дифракционная способность ультразвука плохая, и он может распространяться в прямолинейном направлении в однородной среде. Чем короче длина волны ультразвука, тем более значимой является эта характеристика.Характеристики мощности. Когда звук распространяется в воздухе, он заставляет частицы в воздухе колебаться вперед и назад, совершая работу над частицами. Звуковая мощность — это физическая величина, представляющая скорость, с которой работают звуковые волны. При одинаковой интенсивности, чем выше частота звуковой волны, тем больше ее мощность.

Из-за высокой частоты ультразвука его мощность очень высока по сравнению с обычными звуковыми волнами. Кавитация. При распространении ультразвуковых волн в жидкости внутри жидкости образуются небольшие полости из-за интенсивной вибрации частиц жидкости. Эти небольшие полости быстро расширяются и закрываются, вызывая сильные столкновения между жидкими частицами, что приводит к давлению от тысяч до десятков тысяч атмосфер. Интенсивное взаимодействие между частицами может вызвать резкое повышение температуры жидкости, обеспечивая хороший эффект перемешивания, тем самым эмульгируя две несмешивающиеся жидкости (такие как вода и масло), ускоряя растворение растворенных веществ и ускоряя химические реакции.Различные эффекты, вызываемые действием ультразвука в жидкостях, называются кавитационным эффектом ультразвука.

Частота выше 2 × A звуковой волны 10 кГц. Раздел А., изучающий генерацию, распространение, приём и различные ультразвуковые эффекты и приложения ультразвука, называется ультразвуком. К устройствам, генерирующим ультразвуковые волны, относятся механические ультразвуковые генераторы (например, газовые свистки, сирены и жидкостные свистки), электрические ультразвуковые генераторы, выполненные на принципах электромагнитной индукции и действия, и электроакустические преобразователи, выполненные с использованием электрострикционного эффекта пьезоэлектрических кристаллов и магнитострикционный эффект ферромагнитных материалов.