Toistuvasti jokainen meistä on kuullut ilmaisun "ultraääni" - tässä artikkelissa tarkastellaan, mitä se on, miten se luodaan ja mihin se on tarkoitettu.
Ultraäänen käsite
Ultraääni on mekaanista tärinää, joka on paljon korkeampi kuin ihmiskorvan kuulema taajuusalue. Ultraäänen värähtelyt muistuttavat jossain määrin valon k altaista a altoa. Mutta toisin kuin valotyyppiset aallot, jotka etenevät vain tyhjiössä, ultraääni tarvitsee elastisen väliaineen - nesteen, kaasun tai minkä tahansa muun kiinteän kappaleen.
Ultraäänen perusparametrit
Ultraääniaallon pääparametreiksi katsotaan aallonpituus ja jakso. Täyteen sykliin kuluvaa aikaa kutsutaan a altojaksoksi ja se mitataan sekunneissa.
Ultraäänilähetintä pidetään tehokkaimpana ultraäänia altojen generaattorina. Ihminen ei kuule ultraäänitaajuutta, mutta hänen kehonsa pystyy tuntemaan sen. Toisin sanoen ihmiskorva havaitsee ultraäänitaajuuden, mutta kuulosta vastaava aivojen osa ei pysty tulkitsemaan tätä äänia altoa. Epämiellyttävä ihmisen kuulollekorkea taajuus, mutta jos nostat taajuutta vielä yhdellä alueella, ääni katoaa kokonaan - huolimatta siitä, että se on ultraäänitaajuudessa. Ja aivot pyrkivät purkamaan sen epäonnistuneesti, tämän vuoksi ihmisellä on kauhea päänsärky, huimaus, pahoinvointi ja muita epämiellyttäviä tuntemuksia.
Ultraäänivärähtelygeneraattoreita käytetään kaikilla tekniikan ja tieteen aloilla. Esimerkiksi ultraäänellä ei voi vain pestä vaatteita, vaan myös hitsata metallia. Nykymaailmassa ultraääntä käytetään aktiivisesti maatalouskoneissa jyrsijöiden karkottamiseksi, koska useimpien eläinten keho on sopeutunut kommunikoimaan oman lajinsa kanssa ultraäänitaajuudella. On myös sanottava, että ultraäänia altogeneraattori pystyy myös karkottamaan hyönteisiä - nykyään monet valmistajat valmistavat tällaisia elektronisia karkotteita.
Ultraäänia altojen lajikkeet
Ultraääniaallot eivät ole vain poikittais- tai pituussuuntaisia, vaan myös pinta- ja Lamb-a altoja.
Poikkisuuntaiset ultraääniaallot ovat a altoja, jotka liikkuvat kohtisuorassa kehon hiukkasten nopeuksien ja siirtymien suunnan tasoon nähden.
Pitkittäiset ultraääniaallot ovat a altoja, joiden liike osuu yhteen väliaineen hiukkasten nopeuksien ja siirtymien suunnan kanssa.
Lamb-a alto on elastinen a alto, joka etenee kiinteässä kerroksessa, jolla on vapaat rajat. Juuri tässä aallossa hiukkasten värähtelevä siirtymä tapahtuu sekä kohtisuorassa levyn tasoon nähden että itse aallon liikesuunnassa. Se on Karitsan a alto -tämä on normaali platina-a alto, jossa on vapaat rajat.
Rayleigh-ultraääniaallot (pinta) ovat a altoja, joissa hiukkasten elliptinen liike etenee materiaalin pinnalla. Pinta-aallon nopeus on lähes 90 % poikittaisaallon nopeudesta ja sen tunkeutuminen materiaaliin on yhtä suuri kuin itse aallonpituus.
Ultraäänen käyttö
Kuten edellä mainittiin, ultraäänen monipuolinen käyttö, jossa käytetään sen monipuolisimpia ominaisuuksia, voidaan jakaa ehdollisesti kolmeen osa-alueeseen:
- tietojen saaminen;
- aktiivinen vaikutus aineeseen;
- signaalin käsittely ja siirto.
Tulee ottaa huomioon, että jokaista sovellusta varten on tarpeen valita tietyn taajuusalueen ultraääni.
Ultraäänen vaikutus aineeseen
Jos materiaali tai aine joutuu ultraäänia altojen aktiivisen vaikutuksen alle, se johtaa peruuttamattomiin muutoksiin siinä. Tämä johtuu äänikentän epälineaarisista tehosteista. Tämäntyyppinen isku materiaaliin on suosittu teollisuustekniikassa.
Tiedonhankinta ultraäänimenetelmillä
Ultraäänimenetelmiä käytetään nykyään laajasti erilaisissa tieteellisissä tutkimuksissa aineiden rakenteen ja ominaisuuksien perusteelliseen tutkimiseen sekä niissä tapahtuvien prosessien täydelliseen ymmärtämiseen mikro- ja makrotasolla.
Kaikki nämä menetelmät perustuvat pääasiassa akustisten a altojen etenemisnopeuden ja vaimennuksen riippuvuuteen niissä tapahtuvastaaineiden prosessit ja ominaisuudet.
Signaalinkäsittely ja siirto
Ultraäänigeneraattoreita käytetään erilaisten sähköisten signaalien muuntamiseen ja analogisoimiseen kaikilla radioelektroniikan aloilla sekä valosignaalien ohjaamiseen optiikassa ja optoelektroniikassa.
Tee-se-itse-ultraäänianturi
Nykyaikaisessa maailmassa ultraäänigeneraattoria käytetään laaj alti. Esimerkiksi teollisuudessa ultraäänikylpyjä käytetään puhdistamaan jotain nopeasti ja tehokkaasti. On sanottava, että tämä puhdistusmenetelmä on osoittautunut vain parha alta puolelta. Nykyään ultraäänigeneraattori on saamassa suosiota myös muissa sovelluksissa.
UZG-piirin kokoaminen koirien pelottelemiseksi
Monet maan megakaupunkien asukkaat kohtaavat päivittäin melko konkreettisen ongelman tavata kulkukoiralauma. Parven käyttäytymistä on mahdotonta ennustaa etukäteen, joten UZG tulee apuun täällä.
Tässä artikkelissa analysoimme kuinka tehdä ultraäänigeneraattori omin käsin.
Ultraäänen luomiseksi kotona tarvitset seuraavat tiedot:
- piirilevy;
- mirkoschema;
- radiotekniikan elementit.
Ei ole vaikeaa koota piiri itse. Impulssien ohjaamiseksi on radiokomponentin mikropiiri kiinnitettävä tiettyihin jalkoihin juotosraudalla.
Analysoidaan rakennettasuuritehoinen ultraäänitaajuusgeneraattori. D4049-mikropiiri, jossa on 6 loogista intertoria, toimii ultraäänitaajuusgeneraattorina.
Ulkomaalainen mikropiiri voidaan korvata kotimaisen tuotannon analogilla K561LN2. Taajuuden säätämiseen tarvitaan 22k säädin, jonka US:n avulla se voidaan pienentää kuuluvalle taajuudelle. Lähtöaste 4 keskitehoisen biopolaaritransistorin ansiosta vastaanottaa signaaleja mikropiiristä. Transistorien valinnassa ei ole erityisiä ehtoja, tärkeintä on valita komplementaariset parit, jotka ovat mahdollisimman lähellä parametreja.
Lähes mitä tahansa RF-päätä, jonka teho on vähintään 5 wattia, voidaan käyttää jäähdyttimenä. Ihanteellinen vaihtoehto olisi kotitalouspäät, kuten 10GDV-6, 10GDV-4 tai 5GDV-6, ne löytyvät helposti kaikista Neuvostoliitossa valmistetuista akustisista järjestelmistä.
Ultraäänigeneraattorin itse tehty piiri jää vain piiloon koteloon. Metalliheijastin auttaa säätämään ultraäänigeneraattorin tehoa.
Ultraäänigeneraattoripiiri
Nykymaailmassa on tapana käyttää ultraäänigeneraattoria koirien, hyönteisten, jyrsijöiden karkottamiseen sekä laadukkaaseen pesuun. UZG:tä käytetään myös vähentämään merkittävästi painettujen piirilevyjen pesuun ja syövytykseen kuluvaa aikaa. Kemialliset prosessit nesteessä etenevät paljon nopeammin kavitaatiosta johtuen.
USG-piiri perustuu kahteen suorakaiteen muotoiseen pulssigeneraattoriin ja tehovahvistimeensillan tyyppi. Loogisiin elementteihin, jotka ovat tyyppiä DD1.3 ja DD1.4, on asennettu meanderin muotoinen ultraäänitaajuudella oleva viritettävä pulssigeneraattori. On muistettava, että sen toimintataajuus riippuu suoraan vain vastusten R4 ja R6 kokonaisresistanssista sekä kondensaattorin C3 kapasitanssista.
Muista sääntö: mitä pienempi taajuus, sitä suurempi näiden vastusten resistanssi.
Elementeille DD1.1 ja DD1.2 tehdään matalataajuinen generaattori, jonka toimintataajuus on 1 Hz. Generaattorit on kytketty toisiinsa vastusten R3 ja R4 avulla. Korkeataajuisen generaattorin taajuuden tasaisen muutoksen saavuttamiseksi sinun on käytettävä kondensaattoria C2. Tässä tulee myös muistaa yksi salaisuus - jos kondensaattori C2 shuntoidaan kytkimellä SA1, niin suurtaajuusgeneraattorin taajuus muuttuu vakioksi.
Ultraäänen käyttö: laajin käyttöalue
Kuten me kaikki tiedämme, ultraääntä ei käytetä missään nykymaailmassa. Varmasti jokainen meistä kävi ainakin kerran elämässään ultraäänitoimenpiteen (ultraäänitutkimuksen). On lisättävä, että juuri ultraäänen ansiosta lääkärit voivat havaita ihmiselinten sairauksien esiintymisen.
Ultraääntä käytetään aktiivisesti kosmetologiassa ihon tehokkaaseen puhdistamiseen lian ja rasvan lisäksi myös epiteelistä. Esimerkiksi ultraäänifonoforeesia käytetään menestyksekkäästi kauneushoitoloissa ravitsemukseen ja puhdistukseen sekä ihon kosteutukseen ja nuorentamiseen. Ultraäänifonoforeesin käyttötekniikka tehostaa ihon suojamekanismeja ultraääniaallon vaikutuksesta. Kosmeettiset toimenpiteetUltraäänen käyttöä pidetään yleismaailmallisena ja sopivana kaikille ihotyypeille. Ultraäänifonoforeesi toistaa ihmeitä!
Ultraäänihöyrygeneraattoria käytetään aktiivisesti turkkilaisten hamamien, suomalaisten saunojen lisäksi myös moderneissa venäläisissä kylpylöissämme. Höyryn ansiosta kehomme puhdistuu tehokkaasti näkymättömästä li alta, kehomme vapautuu myrkkyistä ja myrkkyistä, iho ja hiukset paranevat, höyryllä on positiivinen vaikutus ihmisen hengityselimiin.
Keinotekoisia sumugeneraattoreita käytetään aktiivisesti lisäämään sisäilman kosteutta, millä on suotuisa vaikutus asunnon ilmastoon. Tämä tulee erityisen tärkeäksi kylmänä vuodenaikana, jolloin keskuslämmitys kuivattaa ilman. Keinotekoisia sumugeneraattoreita käytetään sekä asuintiloissa että terraariossa tai talvipuutarhassa. Asiantuntijat suosittelevat ultraäänisumugeneraattoria henkilöille, joilla on hengityselinsairauksia tai jotka ovat alttiita allergisille sairauksille.
Johtopäätös
Kotikäytössä ultraäänihöyry- tai sumugeneraattori on erittäin hyödyllinen laite, joka ei ainoastaan luo mukavuutta ja viihtyisyyttä, vaan pystyy myös rikastuttamaan ilmaa näkymättömillä vitamiineilla, kevyillä negatiivisilla ilman ioneilla, jotka ovat niin lukuisia meren rannalla, vuorilla tai metsässä ja hyvin vähän huoneistoissamme. Ja tämä puolestaan auttaa lisäämään tunnetilaa ja parantamaan terveyttä.
