Механические и электромагнитные колебания и волны. Полицинский Е.В. - 63 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

КОНСПЕКТЫ
ЛЕКЦИЙ
Полицинский
Е
.
В
.
(
Механические
и
электромагнитные
колебания
и
волны
)
63
2.1.8. Ультразвук и его применение
По своей природе ультразвук представляет собой упругие волны,
и в этом он не отличается от звука. Однако ультразвук, обладая высо-
кими частотами (
ν
> 20 кГц) и, следовательно, малыми длинами волн,
характеризуется особыми свойствами, что позволяет выделить его в от-
дельный класс явлений. Из-за малых длин волн ультразвуковые волны,
как и свет, могут быть получены в виде строго направленных пучков.
Для генерации ультразвука используются в основном два явления. Об-
ратный пьезоэлектрический эффект – это возникновение деформации
в вырезанной определенным образом кварцевой пластинке (применяет-
ся титанат бария) под действием электрического поля. Если такую пла-
стинку поместить в высокочастотное переменное поле, то можно вы-
звать её вынужденные колебания. При резонансе на собственной часто-
те пластинки получают большие амплитуды колебаний и, следователь-
но, большие интенсивности излучаемой ультразвуковой волны. Идея
кварцевого ультразвукового генератора принадлежит французскому фи-
зику П. Ланжевену (1872—1946). Магнитострикция – это возникнове-
ние деформации в ферромагнетиках под действием магнитного поля.
Поместив ферромагнитный стержень (например, из никеля или железа)
в быстропеременное магнитное поле, возбуждают его механические ко-
лебания, амплитуда которых максимальна в случае резонанса.
Ультразвуки широко используются в технике, например для на-
правленной подводкой сигнализации, обнаружения подводных предме-
тов и определения глубин (гидролокатор, эхолот). Например, в эхолоте
от пьезокварцевого генератора, укрепленного на судне, посылаются на-
правленные ультразвуковые сигналы, которые, достигнув дна, отража-
ются от него и возвращаются обратно. Зная скорость их распростране-
ния в воде и определяя время прохождения (от подачи до возвращения)
ультразвукового сигнала, можно вычислить глубину.
Если пропускать ультразвуковой сигнал через исследуемую де-
таль, то можно обнаружить в ней дефекты по характерному рассеянию
пучка и по появлению ультразвуковой тени. На этом принципе создана
целая отрасль техники — ультразвуковая дефектоскопия, начало ко-
торой положено С. Я. Соколовым (1897—1957).
Ультразвук применяют для воздействия на различные процес-
сы (кристаллизацию, диффузию, тепло- и массообмен в металлургии и
так далее) и биологические объекты (повышение интенсивности про-
цессов обмена и т. д.), а также для механической обработки очень
твердых и очень хрупких тел, в медицине (диагностика, ультразвуковая
хирургия, микромассаж тканей) и так далее.

Страницы