Bevezetés az ultrahang frekvenciába:
Az ultrahang frekvenciája azt jelenti, hogy egy periodikus változás hányszor fejeződik be időegység alatt, és ez egy olyan mennyiség, amely leírja a periodikus mozgás gyakoriságát. Általában az f szimbólummal jelölik, egysége egy másodperc, a szimbóluma pedig s-1. Hertz német fizikus közreműködésének emlékére az emberek a Hertz frekvenciaegységet, rövidítve "Hertz", Hz szimbólummal nevezték el. Minden objektumnak van saját tulajdonságai által meghatározott amplitúdótól független frekvenciája, amelyet sajátfrekvenciának nevezünk. A frekvencia fogalmát nem csak a mechanikában és az akusztikában alkalmazzák, hanem általánosan használják az elektromágneses, optika és rádiótechnikában is.
Azt az időt, amely ahhoz szükséges, hogy a közegben egy részecske egyensúlyi helyzetben egyszer oda-vissza oszcilláljon, periódusnak nevezzük, T-ben kifejezve és másodpercben (s) mérve; Azon alkalmak számát, ahányszor egy részecske 1 másodpercen belül befejezi a rezgését, frekvenciának nevezzük, amelyet f jelöl, másodpercenkénti ciklusokban, más néven Hertz (Hz). Az időszak és a gyakoriság kölcsönös kapcsolatban állnak egymással, a következőképpen kifejezve: f=1/T
Az ultrahang hullámhossza a közegben( λ) A frekvenciák közötti összefüggés: c= λ F
A képletben c a hangsebesség, m/s; λ a hullámhossz, m; F a frekvencia, Hz.
Látható, hogy egy bizonyos közegnél az ultrahang terjedési sebessége állandó. Minél magasabb az ultrahang frekvenciája, annál rövidebb a hullámhossz; fordítva, minél alacsonyabb az ultrahang frekvenciája, annál hosszabb a hullámhossz.
Bevezetés az ultrahangos teljesítménybe:
Az ultrahang teljesítménye egy tárgy által időegység alatt végzett munka mennyiségére vonatkozik, vagyis a teljesítmény egy fizikai mennyiség, amely leírja az elvégzett munka sebességét. A munka mennyisége rögzített, és minél rövidebb az idő, annál nagyobb a teljesítményérték. A teljesítmény kiszámításának képlete: teljesítmény=munka/idő. A teljesítmény egy fizikai mennyiség, amely az elvégzett munka sebességét jellemzi. Az egységnyi idő alatt végzett munkát teljesítménynek nevezzük, P-ben kifejezve.
Az ultrahang átvitel folyamata során, amikor az ultrahangot egy korábban álló közegbe továbbítják, a közeg részecskéi az egyensúlyi helyzet közelében ide-oda rezegnek, ami kompressziót és tágulást eredményez a közegben. Elmondható, hogy az ultrahang segítségével a közeg vibrációs kinetikus energiát és deformációs potenciális energiát nyerhet. A közeg által az ultrahangos zavarás következtében nyert hangenergia a rezgéskinetikai energia és a deformációs potenciálenergia összege.
Ahogy az ultrahang a közegben terjed, az energia is terjed. Ha a hangtérben egy kis térfogatelemet (dV) veszünk, legyen a közeg eredeti térfogata Vo, a nyomás po, a sűrűség pedig ρ {{0}} A kapott mozgási energia Δ Ek a térfogatelem (dV) az ultrahangos rezgés miatt; △ Ek=( ρ 0 Vo) u2/2
△ Ek a kinetikus energia, J; U a részecskesebesség, m/s; ρ 0 a közepes sűrűség, kg/m3; Vo az eredeti térfogat, m3.
Az ultrahang egyik fontos jellemzője az ereje, amely sokkal erősebb, mint a közönséges hanghullámok. Ez az egyik fontos oka annak, hogy az ultrahangot számos területen széles körben lehet alkalmazni.
Amikor az ultrahanghullámok elérnek egy bizonyos közeget, a közeg molekulái az ultrahanghullámok hatására rezegnek, és rezgési frekvenciájuk megegyezik az ultrahanghullámok frekvenciájával. A közeg molekuláris rezgésének frekvenciája határozza meg a rezgési sebességet, és minél nagyobb a frekvencia, annál nagyobb a sebesség. A közegmolekulák által rezgés hatására nyert energia nemcsak a közegmolekulák tömegével függ össze, hanem egyenesen arányos a közegmolekulák rezgési sebességének négyzetével is. Tehát minél magasabb az ultrahang frekvenciája, annál nagyobb a közegmolekulák által nyert energia. Az ultrahang frekvenciája jóval magasabb, mint a közönséges hanghullámoké, így az ultrahang sok energiát adhat a közepes molekuláknak, míg a közönséges hanghullámok alig hatnak a közepes molekulákra. Más szóval, az ultrahang sokkal nagyobb energiával rendelkezik, mint a hanghullámok, és elegendő energiát tud biztosítani a közeg molekuláinak.
Az ultrahang frekvenciája és teljesítménye közötti különbség:
Az ultrahang frekvenciája és ereje a teljesítmény mérésének két kulcsfontosságú paramétere. Makroszempontból a teljesítmény határozza meg az ultrahang intenzitását és permeabilitását, míg a frekvencia az ultrahang behatolás mélységét és felbontását.
Minél nagyobb a frekvencia, annál rövidebb a hullámhossz, annál erősebb a behatolás, de annál nagyobb a teljesítmény, ami erősebb hangenergiát tud produkálni. Az alkalmazásokban az orvosi területen használt ultrahang elsősorban kis teljesítményű és nagyfrekvenciás, amely ultrahangos vizsgálatra és kezelésre használható; Az ipari területen használt ultrahanghullámok főként nagy teljesítményű és nagyfrekvenciás hullámok, amelyek feldolgozásra, tisztításra, mérésre stb. használhatók. Az ultrahang frekvenciája és teljesítménye az ultrahang teljesítményének két fő mutatója. A megfelelő ultrahang-paraméterek megválasztása jobban megfelel az alkalmazási követelményeknek.
