Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


I. Ультразвук. Его виды. Источники ультразвука.



Ультразвук (УЗ) – это механические колебания, распространяющиеся в виде продольных волн в упругих средах с частотой свыше 20000 Гц.

 

По частоте УЗ различают:

– УЗ низких частот (2´104 ¸ 105 Гц).

– УЗ средних частот (105 ¸107 Гц).

– УЗ высоких частот (107¸ 109 Гц).

– Гиперзвук (109¸ 1012 Гц).

 

Источники УЗ

 

 

 


естественные искусственные

 


 

 

Живые неживые Акустико- пьезо- магнитно-

(дельфин, (ветер, шум механические электрические стрекционные.

летучие листьев,

мыши) обвал,гроза).

 

1. Акустико-механическиеих работа основана на прерывании струи газа или жидкости. Это воздушные или жидкостные свистки. Их недостаток - это нестабильность частоты и амплитуды, их область применения ограничена.

 

2.Пьезоэлектрическиеоснованы на явлении обратного пьезоэлектрического эффекта. Его сущность: под действием электрического поля происходит механическая деформация тел (сжатие и растяжение). При этом возникают колебания, частота которых зависит от частоты изменения знака потенциала на гранях кристалла. Кристалл начинает вибрировать, излучая механическую волну (УЗ) с соответствующей частотой. Вещества, в которых хорошо выражены пьезоэлектрические свойства - кристаллические диэлектрики (кварц, сегнетова соль).

 

3. Магнитно-стрикционныеих работа основана на явлении магнитострикции, то есть способности ферромагнитных материалов (кобальт, никель, их сплавы, ферриты), помещённых в переменное магнитное поле, изменять свои размеры с частотой равной частоте поля. При этом возникает УЗ-волна:

 

 

Такие преобразователи дешевле пьезоэлектрических, но не могут работать при высоких температурах.

II. УЗ генератор. Принципы его работы (есть в учебнике Ремизова § 6.6 стр. 108).

Это техническое устройство для получения и выявления УЗ.

 

Он включает:

1.Ламповый или полупроводниковый генератор электрических колебаний УЗ частоты.

2.Излучатель УЗ, преобразующий электрические колебания в механические.

 

Принцип работы: от генератора к излучателю поступает переменное

электрическое напряжение нужной частоты и мощности. При этом между электродами создаётся переменное электрическое поле, под действием которого кварцевая пластинка изменяет свои линейные размеры. При этом возникают механические колебания в среде в виде ультразвука.

 

В медицине генератор используется для диагностики, терапии, хирургии, для научных исследований.

Для диагностики – используется генератор с частотой 5-6 МГц и излучатели пьезоэлектрического типа.

В терапии – n = 880 кГц, излучатели пьезоэлектрического типа.

В хирургии – n = 100 кГц, излучатели магнитострикционного типа, работающие либо в непрерывном, либо в импульсивном режиме.

III. Особенности и свойства УЗ при его распространении в среде.

При достаточно больших частотах (малых l), УЗ обладает некоторыми свойствами:

1.УЗ имеет малую «l», поэтому дифракция (огибание) происходит на объектах малых размеров. Другие препятствия УЗ огибает плохо и оставляет за ними «акустическую тень»

при n = 1 кГц l = 1,5 м

n = 1 МГц l = 1,5 мм.

2. УЗ обладает направленностью и может фокусироваться в узкие направленные пучки с помощью специальных линз или придания определённой формы излучателю.

3. УЗ поглощается при взаимодействии со средой и это в значительной степени зависит от его частоты и свойств самой среды. В различных тканях интенсивность поглощения УЗ разная. Глубина, на которой интенсивность УЗ уменьшается вдвое, называется глубиной полупоглощения.

На частоте n = 1 МГц глубина полупоглощения:

— в мышечной ткани – 2,1 см

— в жировой ткани – 3,3 см

— в костной ткани – 0,23см

— в крови – 35,0см.

Поглощение в жидкой среде намного меньше, чем в мягких тканях, и меньше, чем в костной.

4. УЗ может преломляться, отражаться, рассеиваться. Преломление и отражение наблюдается при прохождении УЗ через границу раздела сред с различным акустическим сопротивлением. Почти полное отражение наблюдается при переходе УЗ из твёрдого тела в жидкость или газ. На границе вода-воздух отражение » 99% , следовательно, при введении УЗ в ткань между телом человека и излучателем должна быть связующая среда (водная, масляная).

 

 

Z2 – Z1 2

r = — коэффициент отражения.

Z2 + Z1

 

 


кг×м кг

Z = r´n — акустическое сопротивление = =

м3×с м2 ×с

IV. Виды физического воздействия УЗ

И их характеристика.

1. Тепловое – обусловлено поглощением УЗ в среде, в результате чего выделяется тепло, то есть механическая энергия УЗ волны переходит в тепловую. Это обусловлено:

– периодическим сжатием участков среды;

– трением частиц среды, особенно выраженном на границе раздела;

– поглощением УЗ средой;

Так как поглощение УЗ различно различными средами, то и выделение тепла не будет одинаковым. При jУЗ = 5 Вт/см2 и t = 1 мин. Температура мышц повышается на 1 0С, а костного мозга на 5 0С.

Сравнительно много тепла выделяется на границе мягких тканей и кости. Ткани со сложной структурой более чувствительны, чем однородные.Локальный нагрев ткани на доли градусов увеличивает жизнедеятельность биологических объектов, интенсивность процессов обмена. Длительное воздействие приводит к перегреву.

 

2. Механическое – обусловлено переменным давлением, возникающим в среде при прохождении УЗ.Перепады давления приводят в колебательное движение частицы среды, что обуславливает его «дробящее» действие и более равномерное распределение частиц по всему объёму (приготовление эмульсий, аэрозолей и т.п.).При распространении УЗ высокой интенсивности в жидкости в момент разрежения (УЗ – продольная волна) происходит микроразрыв жидкости – то есть образуется полость, в которую устремляются растворённые в жидкости газы и пары самой жидкости (образуется кавитационный пузырёк). В момент сжатия происходит захлопывание пузырьков. При этом создаются кратковременные (t » 10-6 с) импульсы давления (r » 108 Па и более). Они способны разрушить весьма прочные материалы (применяется в хирургии для резки и сварки тканей). Захлопывание пузырьков сопровождается адиабатным нагревом газа в пузырьке и его ионизацией. Кавитация происходит при j ³ 8 кВт/м2.

Ещё одно механическое воздействие УЗ волн – возникновение

акустических потоков – звуковой ветер. С их помощью перемешиваются

жидкости.

 

3. Физико-химическое – тесно связано с явлением кавитации, так как в кавитационных пузырьках кроме больших давлений возникают электрические потенциалы, что приводит, в частности, к образованию свободных радикалов и атомарного водорода в воде.Под действием УЗ происходят процессы окисления в некоторых растворах, а также ускоряются различные химические процессы (звуковая химия).

 

 







Читайте также:

  1. D. Правоспособность иностранцев. - Ограничения в отношении землевладения. - Двоякий смысл своего и чужого в немецкой терминологии. - Приобретение прав гражданства русскими подданными в Финляндии
  2. I. ИСТОЧНИКИ И ИСТОРИОГРАФИЯ
  3. I. Наименование создаваемого общества с ограниченной ответственностью и его последующая защита
  4. I. Характер отбора, лежавшего в основе дивергенции
  5. II. Вычленение первого и последнего звука из слова
  6. II. Однородные члены предложения могут отделяться от обобщающего слова знаком тире (вместо обычного в таком случае двоеточия), если они выполняют функцию приложения со значением уточнения.
  7. II. ПОЛИТИЧЕСКАЯ МЫСЛЬ ДРЕВНЕГО ЕГИПТА (по источнику «ПОУЧЕНИЕ ГЕРАКЛЕОПОЛЬСКОГО ЦАРЯ СВОЕМУ СЫНУ МЕРИКАРА»
  8. II.1. Общая характеристика отклоняющегося поведения несовершеннолетних.
  9. III. Проверка полномочий лица, подписывающего договор
  10. III. Регламент переговоров и действий машиниста и помощника машиниста в пути следования
  11. III. Соблазн и его непосредственные последствия


Последнее изменение этой страницы: 2016-03-17; Просмотров: 224; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2017 год. Все права принадлежат их авторам! (0.019 с.) Главная | Обратная связь