Χαρακτηριστικά του υπερήχου

Οι νόμοι διάδοσης των υπερηχητικών κυμάτων στο μέσο όπως η αντανάκλαση, η διάθλαση, η διάθλαση και η διασπορά δεν διαφέρουν θεμελιωδώς από τους νόμους των (ακουστικών) ηχητικών κυμάτων. Αλλά το μήκος κύματος του υπερήχου είναι πολύ σύντομο, μόνο λίγα εκατοστά, ή ακόμα και μερικά χιλιοστά του χιλιοστού. Σε σύγκριση με (ακουστικά) ηχητικά κύματα, ο υπέρηχος έχει πολλές εξωτικές ιδιότητες:

1. Το μήκος κύματος του υπερηχητικού κύματος είναι πολύ σύντομο και το μέγεθος του συνηθισμένου εμποδίου είναι πολλές φορές μεγαλύτερο από το μήκος κύματος του υπερηχητικού κύματος, οπότε η ικανότητα διάθλασης του υπερηχητικού κύματος είναι πολύ φτωχή, αλλά μπορεί να πολλαπλασιαστεί σε μια κατευθυντική ευθεία γραμμή σε ένα ομοιογενές μέσο. τα χαρακτηριστικά είναι πιο έντονα. Ως εκ τούτου, όταν το υπερηχητικό κύμα διαδίδεται, η κατευθυντικότητα είναι ισχυρή και η ενέργεια είναι εύκολο να συγκεντρωθεί.

2. Ο υπέρηχος μπορεί να διαδώσει σε ποικίλα διαφορετικά μέσα και μπορεί να ταξιδέψει αρκετά μακριά.

3. Η αλληλεπίδραση μεταξύ του υπερήχου και του μέσου μετάδοσης ήχου είναι μέτρια και είναι εύκολο να μεταφέρει πληροφορίες σχετικά με την κατάσταση του μέσου μετάδοσης ήχου (διάγνωση ή επίδραση στο μέσο μετάδοσης ήχου). Ο υπέρηχος είναι μια μορφή κύματος, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως φορέας ή μέσο για την ανίχνευση και την ενημέρωση φορτίου (όπως ο Β-υπέρηχος που χρησιμοποιείται για τη διάγνωση). Ο υπέρηχος είναι επίσης μια μορφή ενέργειας, όταν η έντασή του υπερβαίνει μια ορισμένη τιμή, μπορεί να περάσει και το μέσο μέσω του οποίου μεταδίδεται το υπερηχητικό κύμα αλληλεπιδρά, επηρεάζει, αλλάζει και καταστρέφει την κατάσταση, τις ιδιότητες και τη δομή του τελευταίου (χρησιμοποιείται για θεραπεία).

Το υπερηχητικό κύμα αλληλεπιδρά με το μέσο κατά τη διάρκεια της διαδικασίας διάδοσης και τη φάση και την αλλαγή πλάτους, η οποία μπορεί να αλλάξει την κατάσταση, τη σύνθεση, τη δομή, τη λειτουργία και τις ιδιότητες του μέσου. Αυτός ο τύπος αλλαγής ονομάζεται υπερηχητικό αποτέλεσμα. Η αλληλεπίδραση μεταξύ υπερήχων και μέσου μπορεί να χωριστεί σε θερμικό μηχανισμό, μηχανικό μηχανισμό και μηχανισμό σπηλαίωσης.

(1) Θερμικός μηχανισμός: Όταν το υπερηχητικό κύμα διαδίδεται στο μέσο, η ενέργεια δόνησης απορροφάται συνεχώς από το μέσο και μετατρέπεται σε θερμότητα, η οποία αυξάνει τη θερμοκρασία του μέσου. Αυτή η επίδραση της αύξησης της θερμοκρασίας του μέσου ονομάζεται θερμικός μηχανισμός υπερήχων. (2) Μηχανικός μηχανισμός: Όταν η συχνότητα είναι χαμηλή, ο συντελεστής απορρόφησης είναι μικρός και ο υπερηχητικός χρόνος δράσης είναι πολύ σύντομος, η υπερηχητική επίδραση δεν συνοδεύεται από την προφανή θερμική επίδραση. Αυτή τη στιγμή, το υπερηχητικό αποτέλεσμα μπορεί να αποδοθεί στο μηχανικό μηχανισμό, δηλαδή το υπερηχητικό αποτέλεσμα προέρχεται από τη συμβολή της μηχανικής ποσότητας που χαρακτηρίζει το ηχητικό πεδίο. Ο υπέρηχος είναι επίσης μια μορφή μετάδοσης της μηχανικής ενέργειας και παράμετροι όπως η μετατόπιση προέλευσης, η ταχύτητα δόνησης, η επιτάχυνση και η ηχητική πίεση στη διαδικασία διακύμανσης μπορούν να εκφράσουν το υπερηχητικό αποτέλεσμα.

(3) Μηχανισμός σπηλαίωσης: Ένας από τους κύριους μηχανισμούς των υπερηχητικών sonochemical επιδράσεων είναι ακουστική σπηλαίωση (συμπεριλαμβανομένου του σχηματισμού, της ανάπτυξης και της κατάρρευσης των φυσαλίδων, κ.λπ.). Το φαινόμενο περιλαμβάνει δύο πτυχές, δηλαδή, ο ισχυρός υπέρηχος παράγει φυσαλίδες στο υγρό και την ειδική κίνηση των φυσαλίδων υπό τη δράση ισχυρού υπερήχου.

Ο υπέρηχος είναι ένα μηχανικό κύμα υψηλής συχνότητας με τα χαρακτηριστικά της συμπυκνωμένης ενέργειας και της ισχυρής διεισδυτικής δύναμης. Ο υπέρηχος αποτελείται από μια σειρά πυκνών και πυκνών διαμήκων κυμάτων και διαδίδεται γύρω από το υγρό μέσο. Όταν η ακουστική ενέργεια είναι αρκετά υψηλή, η έλξη μεταξύ των μορίων στην υγρή φάση σπάει κατά τη διάρκεια του χαλαρού μισού κύκλου, σχηματίζοντας έναν πυρήνα σπηλαίωσης. Η διάρκεια ζωής του πυρήνα σπηλαίωσης είναι περίπου 0.1μs, μπορεί να παραγάγει ένα τοπικό περιβάλλον υψηλής θερμοκρασίας και υψηλής πίεσης περίπου 4000-6000 Κ και 100MPa τη στιγμή της έκρηξης, και να παραγάγει ένα microjet με μια ταχύτητα περίπου 110m/s με μια ισχυρή δύναμη αντίκτυπου, αυτό το φαινόμενο καλείται Υπερηχητική σπηλαίωση.