Sóng siêu âm
Sóng siêu âm là gì?
Sóng siêu âm tiếng anh Ultrasound là sóng âm có tần số lớn hơn 20kHz, truyền với tốc độ âm thanh. Do đó chiều dài sóng của chúng nhỏ hơn 333200cms-1 / 20000Hz = 1,66 cm
(ג = v / υ). Những sóng này sở hữu một số đặc tính của sóng âm thanh và cũng thể hiện một số hiện tượng mới.
Các loài động vật như cá heo và dơi dựa vào sóng siêu âm để sống. Dơi phát ra âm thanh có tần số siêu âm. Những âm thanh này được truyền đi và con dơi nhận được tiếng vọng của nó. Từ khoảng thời gian giữa âm thanh truyền đến và tiếng vang nhận được, cũng như góc của tiếng vang nhận được, họ có thể tìm ra khoảng cách của mục tiêu. Tương tự, cá heo sử dụng sóng siêu âm để hiểu các điều kiện xung quanh và giao tiếp với đồng loại của chúng.
Tính chất của sóng siêu âm
Một số tính chất và đặc điểm độc đáo của sóng siêu âm bao gồm:
Di chuyển chậm hơn sóng điện từ khoảng 100.000 lần, tạo cơ hội hiển thị thông tin kịp thời và tạo ra độ trễ.
Có thể xuyên qua các vật liệu không trong suốt và có thể được sử dụng để kiểm tra và hình dung cấu trúc bên trong của chúng.
Có thể bị phản xạ và khúc xạ giống như sóng điện từ.
Sóng siêu âm có thể di chuyển qua nhiều môi trường khác nhau (rắn, lỏng, khí) nhưng không di chuyển trong chân không. Hơn nữa, nó di chuyển trong chất rắn nhanh hơn trong chất lỏng và chất khí. Tốc độ âm trong không khí là 340 m / s, trong nước là 1530 m / s và trong sắt là 5850 m / s.
Sóng âm chuyển động trong không khí ở tần số 20 và 30 kHz có bước sóng lần lượt là 1,7 cm và 1,1 cm.
Phân loại sóng siêu âm
Đối với sóng siêu âm, được phân loại theo phương ngang và phương dọc. Mời bạn đọc cùng tham khảo qua.
Sóng ngang
Trong sóng ngang các hạt của môi trường dao động vuông góc với phương truyền sóng. Trong trường hợp này, môi trường trải qua biến dạng cắt theo chu kỳ. Các sóng này có thể truyền qua các thanh này.
Sóng dọc
Trong sóng dọc các hạt của môi trường dao động qua lại song song với phương truyền sóng. Các sóng này lan truyền qua môi trường như một chuỗi nén và hiếm xen kẽ. Những sóng này được sử dụng rộng rãi nhất trong việc kiểm tra siêu âm vật liệu. Chế độ này được thể hiện khi phương tiện lan truyền không có ranh giới, tức là nó có khoảng cách vô hạn. Do sự lan truyền của các sóng này cả áp suất và mật độ của môi trường đều dao động tuần hoàn.
Ứng dụng của sóng siêu âm
Ngày này sóng siêu âm được ứng dụng vào công nghiệp rất nhiều. Cụ thể là những trường sau đây:
Ứng dụng trong nghiên cứu
Các nghiên cứu liên tục đang được tiến hành để tìm hiểu các ứng dụng khác nhau của sóng siêu âm — một trong số đó là tạo sóng âm. Đó là quá trình bong bóng phát triển và xẹp xuống trong môi trường lỏng dưới sóng siêu âm. Sự dao động và sự sụp đổ của các bong bóng này tạo ra các hiệu ứng vật lý khác nhau, chẳng hạn như sóng xung kích, sóng siêu nhỏ và nhiễu loạn, có giá trị trong nhiều ứng dụng (ví dụ: nhũ hóa, chiết xuất, làm sạch, v.v.). Một chủ đề nghiên cứu khác liên quan đến hiện tượng xâm thực là hiện tượng phát quang siêu âm, xảy ra khi một bong bóng khí nhỏ xẹp xuống và phát ra ánh sáng. Nghiên cứu về sự xâm thực cũng cung cấp thông tin có giá trị về lực giữa các phân tử chi phối các phân tử trong môi trường lỏng.
Ứng dụng trong y tế
Sóng siêu âm được sử dụng trong các ứng dụng y tế khác nhau, bao gồm, nhưng không giới hạn ở:
Các tần số siêu âm trong tần số 1-20 MHz được sử dụng trong các ứng dụng hình ảnh y tế. Ví dụ, siêu âm tim sử dụng sóng siêu âm để tạo ra hình ảnh chuyển động về hoạt động của tim, cho biết tốc độ và hướng của dòng máu và chuyển động của van tim.
Ứng dụng trong hoá học
Sóng âm tần số cao đẩy nhanh các phản ứng hóa học (ví dụ: phản ứng thủy phân và alkyl hóa), đặc biệt là đối với các chất khó phân hủy, chẳng hạn như sáp, chất béo và dầu. Chúng đã được sử dụng trong chế biến nhựa hoặc thực phẩm để đẩy nhanh quá trình trích xuất mẫu rắn và chuẩn bị thành phần vết. Hơn nữa, sóng siêu âm cũng được sử dụng để thủy phân các chất ô nhiễm hóa học trong công nghệ xử lý nước.
Ứng dụng trong lĩnh vực điện
Một ứng dụng khác của sóng siêu âm là trong các mạch thời gian điện tử. Nó sử dụng một đường trễ siêu âm bao gồm một lớp mỏng vật liệu áp điện hoặc từ tính có khả năng tạo ra độ trễ ngắn, chính xác trong các tín hiệu điện. Nó chuyển đổi tín hiệu điện đầu vào thành sóng siêu âm, cho phép sóng truyền đến vật liệu, sau đó thay đổi trở lại thành tín hiệu điện.
Ứng dụng trong lĩnh vực tẩy rửa
Sóng siêu âm trong dung dịch tẩy rửa loại bỏ các chất bẩn và cặn bẩn bám trên bề mặt của các bộ phận cần làm sạch thông qua tác động của bọt khí tạo bọt. Cũng giống như sóng trên bề mặt của một khối nước, sóng âm siêu âm có đỉnh và đáy. Khi sóng âm truyền đi trong dung dịch tẩy rửa, các đỉnh và đáy trở thành vùng có áp suất cao và thấp.
Ở những vùng có áp suất thấp, bọt khí hình thành và bong bóng xẹp xuống dưới áp suất cao. Khi một máng sóng âm siêu âm đi qua bề mặt của một bộ phận cần làm sạch, các bong bóng tạo lỗ hổng dọc theo bề mặt. Khi đỉnh áp suất cao của sóng siêu âm đi qua, các bong bóng xẹp xuống và giải phóng năng lượng tạo ra hành động chà xát trên bề mặt. Quá trình này lặp lại ở tần số của sóng siêu âm. Kết quả là, hàng triệu bong bóng cực nhỏ hình thành và xẹp xuống hàng nghìn lần mỗi giây mang lại hiệu quả làm sạch chuyên sâu bằng cách làm trôi bụi bẩn và chất bẩn và cọ rửa bề mặt cần làm sạch.
Ứng dụng trong đo lưu lượng
Lưu lượng trong đường ống có thể được đo bằng lưu lượng kế siêu âm, đo vận tốc trung bình của dòng chảy chất lỏng. Trong lưu biến học, một máy đo lưu biến âm học dựa trên nguyên lý của sóng siêu âm. Trong cơ học chất lỏng, lưu lượng chất lỏng có thể được đo bằng thiết bị đồng hồ đo lưu lượng nước bằng sóng siêu âm.
Sóng siêu âm có ảnh hưởng tới sức khoẻ con người hay không?
Tuy được ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực khác nhau là vậy. Thế nhưng sóng siêu âm lại tác động xấu đến cong người xung quanh. Dưới đây là những tác hại của sóng siêu âm ảnh hưởng tới cong người.
Gây vô sinh ở nam giới trong vòng 6 tháng.
Với tần số lớn hơn 20Khz điều này sẽ làm ảnh hưởng tới thính giác của con người.
Không những thế sóng siêu âm, còn có thể làm biến dạng trường DNA.
Xem tiếp áp lực nước là gì
