Úvod do ultrazvukovej frekvencie:
Frekvencia ultrazvuku je počet, koľkokrát sa periodická zmena dokončí za jednotku času, a je to množstvo, ktoré popisuje frekvenciu periodického pohybu. Bežne je reprezentovaný symbolom f s jednotkou jedna sekunda a symbolom s-1. Na pamiatku prínosu nemeckého fyzika Hertza ľudia pomenovali jednotku frekvencie Hertz, skrátene „Hertz“, so symbolom Hz. Každý objekt má frekvenciu nezávislú od amplitúdy určenú jeho vlastnými vlastnosťami, ktorá sa nazýva prirodzená frekvencia. Pojem frekvencia sa nepoužíva len v mechanike a akustike, ale bežne sa používa aj v elektromagnetickej, optike a rádiovej technike.
Čas potrebný na to, aby častica v médiu raz oscilovala tam a späť v rovnovážnej polohe, sa nazýva perióda, vyjadrená v T a meraná v sekundách (s); Počet, koľkokrát častica dokončí svoju vibráciu za 1 sekundu, sa nazýva frekvencia reprezentovaná f v cykloch za sekundu, tiež známa ako Hertz (Hz). Obdobie a frekvencia majú navzájom recipročný vzťah vyjadrený takto: f=1/T
Vlnová dĺžka ultrazvuku v médiu (λ) Vzťah medzi frekvenciou je: c= λ F
Vo vzorci je c rýchlosť zvuku, m/s; λ je vlnová dĺžka, m; F je frekvencia, Hz.
Je vidieť, že pre určité médium je rýchlosť šírenia ultrazvuku v ňom konštantná. Čím vyššia je frekvencia ultrazvuku, tým kratšia je vlnová dĺžka; naopak, čím nižšia je frekvencia ultrazvuku, tým dlhšia je vlnová dĺžka.
Úvod do ultrazvukovej energie:
Výkon ultrazvuku sa týka množstva práce vykonanej objektom za jednotku času, to znamená, že výkon je fyzikálna veličina, ktorá popisuje rýchlosť vykonanej práce. Množstvo práce je pevné a čím kratší čas, tým väčšia hodnota výkonu. Vzorec na výpočet výkonu je: výkon=práca/čas. Výkon je fyzikálna veličina, ktorá charakterizuje rýchlosť vykonanej práce. Práca vykonaná za jednotku času sa nazýva výkon, vyjadrený v P.
Počas procesu prenosu ultrazvuku, keď je ultrazvuk prenášaný do predtým stacionárneho média, spôsobuje, že častice média vibrujú tam a späť v blízkosti rovnovážnej polohy, čo vedie ku kompresii a expanzii v médiu. Dá sa povedať, že ultrazvuk umožňuje médiu získať vibračnú kinetickú energiu a deformačnú potenciálnu energiu. Zvuková energia získaná prostredím v dôsledku ultrazvukového rušenia je súčtom kinetickej energie vibrácií a potenciálnej energie deformácie.
Pri šírení ultrazvuku v médiu sa šíri aj energia. Ak vezmeme malý objemový prvok (dV) vo zvukovom poli, pôvodný objem média nech je Vo, tlak je po a hustota je ρ {{0}} Získaná kinetická energia Δ Ek objemovým prvkom (dV) v dôsledku ultrazvukových vibrácií; △ Ek=( ρ 0 Vo) u2/2
△ Ek je kinetická energia, J; U je rýchlosť častice, m/s; ρ 0 je stredná hustota, kg/m3; Vo je pôvodný objem, m3.
Jednou z dôležitých vlastností ultrazvuku je jeho sila, ktorá je oveľa silnejšia ako bežné zvukové vlny. To je jeden z dôležitých dôvodov, prečo môže byť ultrazvuk široko používaný v mnohých oblastiach.
Keď ultrazvukové vlny dosiahnu určité médium, molekuly média pôsobením ultrazvukových vĺn vibrujú a ich frekvencia vibrácií je rovnaká ako frekvencia ultrazvukových vĺn. Frekvencia molekulárnych vibrácií média určuje rýchlosť vibrácií a čím vyššia je frekvencia, tým väčšia je rýchlosť. Energia získaná molekulami média v dôsledku vibrácií nesúvisí len s hmotnosťou molekúl média, ale je tiež priamo úmerná druhej mocnine rýchlosti vibrácií molekúl média. Čím vyššia je frekvencia ultrazvuku, tým vyššia je energia získaná molekulami média. Frekvencia ultrazvuku je oveľa vyššia ako frekvencia bežných zvukových vĺn, takže ultrazvuk môže poskytnúť stredným molekulám veľa energie, zatiaľ čo bežné zvukové vlny majú malý vplyv na stredné molekuly. Inými slovami, ultrazvuk má oveľa väčšiu energiu ako zvukové vlny a môže poskytnúť dostatočnú energiu molekulám média.
Rozdiel medzi frekvenciou a výkonom ultrazvuku:
Frekvencia a výkon ultrazvuku sú dva kľúčové parametre na meranie jeho výkonu. Z makro pohľadu výkon určuje intenzitu a priepustnosť ultrazvuku, zatiaľ čo frekvencia určuje hĺbku a rozlíšenie prieniku ultrazvuku.
Čím vyššia frekvencia, tým kratšia vlnová dĺžka, tým silnejší je prienik, ale tým väčší výkon, ktorý môže produkovať silnejšiu zvukovú energiu. V aplikáciách je ultrazvuk používaný v lekárskej oblasti hlavne nízkovýkonový a vysokofrekvenčný, ktorý možno použiť na ultrazvukové vyšetrenie a liečbu; Ultrazvukové vlny používané v priemyselnej oblasti sú hlavne vysokovýkonné a vysokofrekvenčné, ktoré možno použiť na spracovanie, čistenie, meranie atď. Frekvencia a sila ultrazvuku sú dva kľúčové ukazovatele výkonu ultrazvuku. Výber vhodných parametrov ultrazvuku môže lepšie splniť požiadavky aplikácie.
