Introdução à frequência ultrassônica:
A frequência do ultrassom é o número de vezes que uma mudança periódica é concluída por unidade de tempo, e é uma quantidade que descreve a frequência do movimento periódico. É comumente representada pelo símbolo f, com uma unidade de um segundo e um símbolo de s-1. Em comemoração à contribuição do físico alemão Hertz, as pessoas nomearam a unidade de frequência Hertz, abreviada como "Hertz", com o símbolo Hz. Cada objeto tem uma frequência independente da amplitude determinada por suas próprias propriedades, que é chamada de frequência natural. O conceito de frequência não é aplicado apenas em mecânica e acústica, mas também comumente usado em eletromagnetismo, óptica e tecnologia de rádio.
O tempo necessário para uma partícula no meio oscilar para frente e para trás na posição de equilíbrio uma vez é chamado de período, expresso em T, e medido em segundos (s); O número de vezes que uma partícula completa sua vibração em 1 segundo é chamado de frequência, representada por f, em ciclos por segundo, também conhecido como Hertz (Hz). O período e a frequência têm uma relação recíproca entre si, expressa da seguinte forma: f=1/T
O comprimento de onda do ultrassom no meio (λ) A relação entre a frequência é: c= λ F
Na fórmula, c é a velocidade do som, m/s; λ é o comprimento de onda, m; F é a frequência, Hz.
Pode ser visto que para um certo meio, a velocidade de propagação do ultrassom nele é constante. Quanto maior a frequência do ultrassom, menor o comprimento de onda; inversamente, quanto menor a frequência do ultrassom, maior o comprimento de onda.
Introdução à energia ultrassônica:
A potência do ultrassom se refere à quantidade de trabalho realizado por um objeto por unidade de tempo, ou seja, potência é uma grandeza física que descreve a velocidade do trabalho realizado. A quantidade de trabalho é fixa, e quanto menor o tempo, maior o valor da potência. A fórmula para calcular a potência é: potência=trabalho/tempo. Potência é uma grandeza física que caracteriza a velocidade do trabalho realizado. O trabalho realizado por unidade de tempo é chamado de potência, expressa em P.
Durante o processo de transmissão de ultrassom, quando o ultrassom é transmitido para um meio previamente estacionário, ele faz com que as partículas do meio vibrem para frente e para trás perto da posição de equilíbrio, resultando em compressão e expansão no meio. Pode-se dizer que o ultrassom permite que o meio obtenha energia cinética vibracional e energia potencial de deformação. A energia sonora obtida pelo meio devido à perturbação ultrassônica é a soma da energia cinética de vibração e energia potencial de deformação.
À medida que o ultrassom se propaga em um meio, a energia também se propaga. Se tomarmos um pequeno elemento de volume (dV) no campo sonoro, deixe o volume original do meio ser Vo, a pressão ser po e a densidade ser ρ {{0}} A energia cinética Δ Ek obtida pelo elemento de volume (dV) devido à vibração ultrassônica; △ Ek=( ρ 0 Vo) u2/2
△ Ek é a energia cinética, J; U é a velocidade da partícula, m/s; ρ 0 é a densidade do meio, kg/m3; Vo é o volume original, m3.
Uma característica importante do ultrassom é sua potência, que é muito mais poderosa do que as ondas sonoras comuns. Esta é uma das razões importantes pelas quais o ultrassom pode ser amplamente usado em muitos campos.
Quando as ondas ultrassônicas atingem um determinado meio, as moléculas do meio vibram devido à ação das ondas ultrassônicas, e sua frequência de vibração é a mesma que a frequência das ondas ultrassônicas. A frequência da vibração molecular do meio determina a velocidade da vibração, e quanto maior a frequência, maior a velocidade. A energia obtida pelas moléculas do meio devido à vibração não está relacionada apenas à massa das moléculas do meio, mas também diretamente proporcional ao quadrado da velocidade de vibração das moléculas do meio. Portanto, quanto maior a frequência do ultrassom, maior a energia obtida pelas moléculas do meio. A frequência do ultrassom é muito maior do que a das ondas sonoras comuns, então o ultrassom pode dar às moléculas do meio muita energia, enquanto as ondas sonoras comuns têm pouco efeito nas moléculas do meio. Em outras palavras, o ultrassom tem muito mais energia do que as ondas sonoras e pode fornecer energia suficiente às moléculas do meio.
A diferença entre a frequência e a potência do ultrassom:
A frequência e a potência do ultrassom são dois parâmetros-chave para medir seu desempenho. De uma perspectiva macro, a potência determina a intensidade e a permeabilidade do ultrassom, enquanto a frequência determina a profundidade e a resolução da penetração do ultrassom.
Quanto maior a frequência, menor o comprimento de onda, mais forte a penetração, mas maior a potência, o que pode produzir energia sonora mais forte. Em aplicações, o ultrassom usado no campo médico é principalmente de baixa potência e alta frequência, que pode ser usado para exame e tratamento de ultrassom; As ondas ultrassônicas usadas no campo industrial são principalmente de alta potência e alta frequência, que podem ser usadas para processamento, limpeza, medição, etc. A frequência e a potência do ultrassom são dois indicadores-chave do desempenho do ultrassom. A escolha de parâmetros de ultrassom apropriados pode atender melhor aos requisitos da aplicação.
