Ikviens no mums vairākkārt ir dzirdējis izteicienu "ultraskaņa" - šajā rakstā mēs apskatīsim, kas tas ir, kā tas tiek izveidots un kam tas paredzēts.
Jēdziens "ultraskaņa"
Ultraskaņa ir mehāniskas vibrācijas, kas ir daudz augstākas par frekvenču diapazonu, ko dzird cilvēka auss. Ultraskaņas svārstības nedaudz atgādina gaismai līdzīgu vilni. Bet atšķirībā no gaismas viļņiem, kas izplatās tikai vakuumā, ultraskaņai ir nepieciešama elastīga vide - šķidrums, gāze vai jebkurš cits ciets ķermenis.
Ultraskaņas pamatparametri
Ultraskaņas viļņa galvenie parametri tiek uzskatīti par viļņa garumu un periodu. Laiku, kas nepieciešams pilnam ciklam, sauc par viļņu periodu, un to mēra sekundēs.
Ultraskaņas izstarotājs tiek uzskatīts par visspēcīgāko ultraskaņas viļņu ģeneratoru. Cilvēks nedzird ultraskaņas frekvenci, bet viņa ķermenis to spēj sajust. Citiem vārdiem sakot, cilvēka auss uztver ultraskaņas frekvenci, bet par dzirdi atbildīgā smadzeņu daļa nespēj atšifrēt šo skaņas vilni. Nepatīkami cilvēka dzirdeiaugsta frekvence, bet, ja paaugstināsiet frekvenci vēl par vienu diapazonu, skaņa pilnībā izzudīs - neskatoties uz to, ka tā atrodas ultraskaņas frekvencē. Un smadzenes pieliek pūles, lai to nesekmīgi atšifrētu, tāpēc cilvēkam ir šausmīgi galvassāpes, reibonis, slikta dūša un citas ne pārāk patīkamas sajūtas.
Ultraskaņas vibrāciju ģeneratori tiek izmantoti visās tehnoloģiju un zinātnes jomās. Piemēram, ar ultraskaņu var ne tikai mazgāt drēbes, bet arī metināt metālu. Mūsdienu pasaulē ultraskaņu aktīvi izmanto lauksaimniecības mašīnās, lai atbaidītu grauzējus, jo vairuma dzīvnieku ķermenis ir pielāgots, lai sazinātos ar viņu pašu ar ultraskaņas frekvenci. Jāteic arī, ka ultraskaņas viļņu ģenerators spēj atbaidīt arī kukaiņus – mūsdienās daudzi ražotāji ražo šāda veida elektroniskos repelentus.
Ultraskaņas viļņu šķirnes
Ultraskaņas viļņi ir ne tikai šķērseniski vai gareniski, bet arī virsmas un Lamb viļņi.
Transversie ultraskaņas viļņi ir viļņi, kas pārvietojas perpendikulāri ķermeņa daļiņu ātrumu un nobīdes virziena plaknei.
Garenvirziena ultraskaņas viļņi ir viļņi, kuru kustība sakrīt ar vides daļiņu ātruma un nobīdes virzienu.
Lamb vilnis ir elastīgs vilnis, kas izplatās cietā slānī ar brīvām robežām. Tieši šajā vilnī notiek daļiņu svārstību nobīde gan perpendikulāri plāksnes plaknei, gan paša viļņa kustības virzienā. Tas ir Jēra vilnis -tas ir parasts platīna vilnis ar brīvām robežām.
Reilija (virsmas) ultraskaņas viļņi ir viļņi ar eliptisku daļiņu kustību, kas izplatās pa materiāla virsmu. Virszemes viļņa ātrums ir gandrīz 90% no šķērsviļņa ātruma, un tā iekļūšana materiālā ir vienāda ar pašu viļņa garumu.
Ultraskaņas izmantošana
Kā minēts iepriekš, ultraskaņas daudzveidīgo izmantošanu, kurā tiek izmantotas tās visdažādākās īpašības, var nosacīti iedalīt trīs jomās:
- informācijas iegūšana;
- aktīva iedarbība uz vielu;
- signālu apstrāde un pārraide.
Jāņem vērā, ka katram konkrētam pielietojumam ir nepieciešams izvēlēties noteikta frekvenču diapazona ultraskaņu.
Ultraskaņas ietekme uz vielu
Ja materiāls vai viela nonāk aktīvā ultraskaņas viļņu ietekmē, tas noved pie neatgriezeniskām izmaiņām tajā. Tas ir saistīts ar nelineāriem efektiem skaņas laukā. Šāda veida ietekme uz materiālu ir populāra rūpnieciskajās tehnoloģijās.
Informācijas iegūšana, izmantojot ultraskaņas metodes
Ultraskaņas metodes mūsdienās tiek plaši izmantotas dažāda veida zinātniskajos pētījumos, lai rūpīgi izpētītu vielu uzbūvi un īpašības, kā arī pilnībā izprastu tajās notiekošos procesus mikro un makro līmenī.
Visas šīs metodes galvenokārt balstās uz akustisko viļņu izplatīšanās ātruma un vājināšanās atkarību no tajās notiekošāvielu procesi un īpašības.
Signālu apstrāde un pārraide
Ultraskaņas ģeneratorus izmanto, lai pārveidotu un analoģizētu dažāda veida elektriskos signālus visās radioelektronikas nozarēs un lai kontrolētu gaismas signālus optikā un optoelektronikā.
Izdari pats ultraskaņas devējs
Mūsdienu pasaulē ultraskaņas ģenerators tiek plaši izmantots. Piemēram, rūpniecībā ultraskaņas vannas izmanto, lai ātri un efektīvi kaut ko notīrītu. Jāsaka, ka šī tīrīšanas metode sevi ir pierādījusi tikai no labākās puses. Mūsdienās ultraskaņas ģenerators gūst popularitāti arī citās lietojumprogrammās.
UZG ķēdes montāža, lai atbaidītu suņus
Daudzi valsts lielpilsētu iedzīvotāji katru dienu saskaras ar diezgan taustāmu problēmu - satikt klaiņojošu suņu baru. Iepriekš paredzēt ganāmpulka uzvedību nav iespējams, tāpēc šeit palīgā nāks UZG.
Šajā rakstā mēs analizēsim, kā ar savām rokām izgatavot ultraskaņas ģeneratoru.
Lai izveidotu ultraskaņu mājās, jums būs nepieciešama šāda informācija:
- shēmas plate;
- mirkoschema;
- radiotehnikas elementi.
Nebūs grūti patstāvīgi salikt ķēdi. Lai varētu kontrolēt impulsus, nepieciešams ar lodāmuru piestiprināt radio komponentu mikroshēmu pie konkrētajām kājiņām.
Analīzēsim konstrukcijulieljaudas ultraskaņas frekvences ģenerators. Mikroshēma D4049, kurai ir 6 loģiski intertori, darbojas kā ultraskaņas frekvences ģenerators.
Ārzemju mikroshēmu var aizstāt ar vietējās produkcijas analogu K561LN2. Frekvences regulēšanai nepieciešams 22k regulators, ar tā US palīdzību var samazināt līdz dzirdamai frekvencei. Izejas posms, pateicoties 4 vidējas jaudas biopolārajiem tranzistoriem, saņem signālus no mikroshēmas. Tranzistoru izvēlei nav īpašu nosacījumu, galvenais šeit ir izvēlēties pēc iespējas tuvākus komplementārus pārus.
Gandrīz jebkuru RF galviņu, kuras jauda ir 5 vati vai lielāka, var izmantot kā radiatoru. Ideāls variants būtu mājas galvas, piemēram, 10GDV-6, 10GDV-4 vai 5GDV-6, tās var viegli atrast visās PSRS ražotajās akustiskajās sistēmās.
Ultraskaņas ģeneratora paštaisītā ķēde paliek tikai slēpta korpusā. Metāla reflektors palīdzēs kontrolēt ultraskaņas ģeneratora jaudu.
Ultraskaņas ģeneratora ķēde
Mūsdienu pasaulē ir ierasts izmantot ultraskaņas ģeneratoru suņu, kukaiņu, grauzēju atbaidīšanai, kā arī kvalitatīvai mazgāšanai. UZG izmanto arī, lai ievērojami samazinātu laiku, kas pavadīts iespiedshēmu plates mazgāšanai un kodināšanai. Ķīmiskie procesi šķidrumā notiek daudz ātrāk kavitācijas dēļ.
USG shēmas pamatā ir divi taisnstūrveida impulsu ģeneratori un jaudas pastiprinātājstilta tips. Uz DD1.3 un DD1.4 tipa loģiskajiem elementiem ir uzstādīts noskaņojams meandra formas ultraskaņas frekvences impulsu ģenerators. Jāatceras, ka tā darbības frekvence ir tieši atkarīga tikai no rezistoru R4 un R6 kopējās pretestības, kā arī no kondensatora C3 kapacitātes.
Atcerieties noteikumu: jo zemāka frekvence, jo lielāka ir šo rezistoru pretestība.
Uz elementiem DD1.1 un DD1.2 tiek izgatavots zemfrekvences ģenerators, kura darba frekvence ir 1 Hz. Ģeneratori ir savstarpēji savienoti ar rezistoriem R3 un R4. Lai panāktu vienmērīgas augstfrekvences ģeneratora frekvences izmaiņas, jums jāizmanto kondensators C2. Šeit arī jāatceras viens noslēpums - ja kondensators C2 tiek šunts, izmantojot slēdzi SA1, tad augstfrekvences ģeneratora frekvence kļūs nemainīga.
Ultraskaņas izmantošana: visplašākā pielietojuma joma
Kā mēs visi zinām, ultraskaņu nekur mūsdienu pasaulē neizmanto. Protams, katrs no mums vismaz vienu reizi savā dzīvē ir veicis ultraskaņas procedūru (ultraskaņas izmeklēšanu). Jāpiebilst, ka tieši pateicoties ultraskaņai ārsti var konstatēt cilvēka orgānu slimību rašanos.
Ultraskaņu aktīvi izmanto kosmetoloģijā efektīvai ādas attīrīšanai ne tikai no netīrumiem un taukiem, bet arī no epitēlija. Piemēram, ultraskaņas fonoforēzi veiksmīgi izmanto skaistumkopšanas salonos uzturam un attīrīšanai, kā arī ādas mitrināšanai un atjaunošanai. Ultraskaņas fonoforēzes izmantošana pastiprina ādas aizsargmehānismus ultraskaņas viļņa iedarbības dēļ. Kosmētiskās procedūras arUltraskaņas izmantošana tiek uzskatīta par universālu un piemērota visiem ādas tipiem. Ultraskaņas fonoforēze atkārto brīnumus!
Ultraskaņas tvaika ģenerators tiek aktīvi izmantots ne tikai turku hammam, somu saunās, bet arī mūsu modernajās krievu pirtīs. Pateicoties tvaikam, mūsu ķermenis tiek efektīvi attīrīts no neredzamiem netīrumiem, mūsu ķermenis atbrīvojas no toksīniem un toksīniem, āda un mati tiek atveseļoti, tvaiks pozitīvi ietekmē cilvēka elpošanas sistēmu.
Mākslīgās miglas ģeneratori tiek aktīvi izmantoti iekštelpu gaisa mitruma paaugstināšanai, kas labvēlīgi ietekmē klimatu dzīvoklī. Īpaši aktuāli tas kļūst aukstajā sezonā, kad centrālā apkure izžūst gaisu. Mākslīgos miglas ģeneratorus izmanto gan dzīvojamās telpās, gan terārijā vai ziemas dārzā. Speciālisti iesaka izmantot ultraskaņas miglas ģeneratoru cilvēkiem ar elpceļu slimībām vai tiem, kuriem ir nosliece uz alerģiskām slimībām.
Secinājums
Lietojot mājās, ultraskaņas tvaika vai miglas ģenerators ir ļoti noderīga ierīce, kas ne tikai radīs komfortu un mājīgumu, bet arī spēs bagātināt gaisu ar neredzamiem vitamīniem, viegliem negatīviem gaisa joniem, kas ir tik daudzi jūras krastā, kalnos vai mežā un ļoti maz mūsu dzīvokļos. Un tas, savukārt, palīdzēs paaugstināt emocionālo stāvokli un uzlabot veselību.
