Opakovaně každý z nás slyšel výraz "ultrazvuk" - v tomto článku se podíváme, co to je, jak vzniká a k čemu slouží.
Koncept „ultrazvuku“
Ultrazvuk jsou mechanické vibrace, které jsou mnohem vyšší než frekvenční rozsah, který slyší lidské ucho. Oscilace ultrazvuku poněkud připomínají vlnu podobnou světlu. Ale na rozdíl od vln světelného typu, které se šíří pouze ve vakuu, ultrazvuk potřebuje elastické médium – kapalinu, plyn nebo jakékoli jiné pevné těleso.
Základní parametry ultrazvuku
Za hlavní parametry ultrazvukové vlny jsou považovány vlnová délka a perioda. Doba, kterou zabere celý cyklus, se nazývá vlnová perioda a měří se v sekundách.
Ultrazvukový zářič je považován za nejvýkonnější generátor ultrazvukových vln. Člověk ultrazvukovou frekvenci neslyší, ale jeho tělo je schopno ji cítit. Jinými slovy, lidské ucho vnímá ultrazvukovou frekvenci, ale část mozku zodpovědná za sluch není schopna tuto zvukovou vlnu dešifrovat. Nepříjemné pro lidský sluchvysoká frekvence, ale pokud zvednete frekvenci o jeden rozsah více, pak zvuk úplně zmizí - navzdory tomu, že je v ultrazvukové frekvenci. A mozek se to snaží neúspěšně dekódovat, člověka kvůli tomu strašně bolí hlava, má závratě, nevolnost a další nepříliš příjemné pocity.
Generátory ultrazvukových vibrací se používají ve všech oblastech techniky a vědy. Například ultrazvuk dokáže nejen prát prádlo, ale také svařovat kov. V moderním světě se ultrazvuk aktivně používá v zemědělských strojích k odpuzování hlodavců, protože tělo většiny zvířat je přizpůsobeno ke komunikaci s vlastním druhem na ultrazvukové frekvenci. Je třeba také říci, že generátor ultrazvukových vln je také schopen odpuzovat hmyz - dnes mnoho výrobců vyrábí tento druh elektronických repelentů.
Různé druhy ultrazvukových vln
Ultrazvukové vlny nejsou pouze příčné nebo podélné, ale také povrchové a jehněčí.
Příčné ultrazvukové vlny jsou vlny, které se pohybují kolmo k rovině směru rychlostí a posunů tělesných částic.
Podélné ultrazvukové vlny jsou vlny, jejichž pohyb se shoduje se směrem rychlostí a posunů částic média.
Jehněčí vlna je elastická vlna, která se šíří v pevné vrstvě s volnými hranicemi. Právě v této vlně dochází k oscilačnímu posunu částic jak kolmo k rovině desky, tak i ve směru pohybu vlny samotné. Je to jehněčí vlna -toto je normální vlna v platině s volnými hranicemi.
Rayleighovy (povrchové) ultrazvukové vlny jsou vlny s eliptickým pohybem částic, které se šíří po povrchu materiálu. Rychlost povrchové vlny je téměř 90 % rychlosti příčné vlny a její průnik do materiálu se rovná samotné vlnové délce.
Pomocí ultrazvuku
Jak bylo uvedeno výše, rozmanité využití ultrazvuku, při kterém se využívají jeho nejrozmanitější charakteristiky, lze podmíněně rozdělit do tří oblastí:
- získávání informací;
- aktivní účinek na látku;
- zpracování a přenos signálu.
Je třeba vzít v úvahu, že pro každou konkrétní aplikaci je nutné zvolit ultrazvuk určitého frekvenčního rozsahu.
Vliv ultrazvuku na hmotu
Pokud materiál nebo látka spadne pod aktivní vliv ultrazvukových vln, vede to k nevratným změnám v nich. To je způsobeno nelineárními efekty ve zvukovém poli. Tento typ dopadu na materiál je oblíbený v průmyslové technologii.
Získávání informací pomocí ultrazvukových metod
Ultrazvukové metody jsou dnes široce používány v různých druzích vědeckého výzkumu pro důkladné studium struktury a vlastností látek a také pro úplné pochopení procesů, které v nich probíhají na mikro a makro úrovni.
Všechny tyto metody jsou založeny především na závislosti rychlosti šíření a útlumu akustických vln na tom, co se v nich dějeprocesy a vlastnosti látek.
Zpracování a přenos signálu
Ultrazvukové generátory se používají ke konverzi a analogii různých druhů elektrických signálů ve všech odvětvích rádiové elektroniky a k ovládání světelných signálů v optice a optoelektronice.
Udělej si sám ultrazvukový měnič
V moderním světě je ultrazvukový generátor široce používán. Například v průmyslu se ultrazvukové lázně používají k rychlému a efektivnímu čištění něčeho. Je třeba říci, že tato metoda čištění se osvědčila pouze z té nejlepší stránky. Dnes si ultrazvukový generátor získává na popularitě i v jiných aplikacích.
Sestavení obvodu UZG k zastrašení psů
Mnoho obyvatel velkoměst země denně čelí poměrně hmatatelnému problému setkání se smečkou toulavých psů. Chování hejna není možné předem předvídat, proto zde na pomoc přijde UZG.
V tomto článku budeme analyzovat, jak vyrobit ultrazvukový generátor vlastníma rukama.
K vytvoření ultrazvuku doma budete potřebovat následující podrobnosti:
- deska;
- mirkoschema;
- rádiové inženýrské prvky.
Nebude těžké sestavit obvod svépomocí. Aby bylo možné řídit impulsy, je nutné připevnit mikroobvod rádiové součástky ke konkrétním nohám pomocí páječky.
Pojďme analyzovat konstrukcivysoce výkonný ultrazvukový frekvenční generátor. Mikroobvod D4049, který má 6 logických intertorů, funguje jako generátor ultrazvukové frekvence.
Zahraniční mikroobvod lze nahradit analogem domácí výroby K561LN2. K nastavení frekvence je potřeba 22k regulátor, pomocí jeho US lze snížit na slyšitelnou frekvenci. Výstupní stupeň díky 4 středně výkonným biopolárním tranzistorům přijímá signály z mikroobvodu. Pro výběr tranzistorů neexistují žádné zvláštní podmínky, hlavní je zde vybrat doplňkové páry, které jsou si parametry co nejblíže.
Jako zářič lze použít téměř jakoukoli RF hlavu, která má výkon 5 wattů nebo více. Ideální volbou by byly domácí hlavice jako 10GDV-6, 10GDV-4 nebo 5GDV-6, lze je snadno nalézt ve všech akustických systémech vyráběných v SSSR.
Vlastně vyrobený obvod ultrazvukového generátoru zůstává pouze skrytý v pouzdře. Kovový reflektor pomůže ovládat výkon ultrazvukového generátoru.
Obvod ultrazvukového generátoru
V moderním světě je zvykem používat ultrazvukový generátor k odpuzování psů, hmyzu, hlodavců i ke kvalitnímu mytí. UZG se také používá k výraznému zkrácení času stráveného mytím a leptáním desek plošných spojů. Chemické procesy v kapalině probíhají mnohem rychleji díky kavitaci.
Obvod USG je založen na dvou obdélníkových pulzních generátorech a výkonovém zesilovačityp mostu. Na logických prvcích typu DD1.3 a DD1.4 je instalován laditelný pulzní generátor ultrazvukové frekvence meandrového tvaru. Je třeba si uvědomit, že jeho pracovní frekvence přímo závisí pouze na celkovém odporu rezistorů R4 a R6 a také na kapacitě kondenzátoru C3.
Pamatujte na pravidlo: čím nižší frekvence, tím větší odpor těchto rezistorů.
Na prvcích DD1.1 a DD1.2 je vyroben nízkofrekvenční generátor, který má pracovní frekvenci 1 Hz. Generátory jsou vzájemně propojeny pomocí rezistorů R3 a R4. Abyste dosáhli hladké změny frekvence vysokofrekvenčního generátoru, musíte použít kondenzátor C2. Zde je také třeba pamatovat na jedno tajemství – pokud je kondenzátor C2 přepojen pomocí spínače SA1, frekvence vysokofrekvenčního generátoru se stane konstantní.
Použití ultrazvuku: nejširší rozsah použití
Jak všichni víme, ultrazvuk se v moderním světě nikde nepoužívá. Určitě každý z nás alespoň jednou v životě podstoupil ultrazvukový zákrok (ultrazvukové vyšetření). Nutno dodat, že právě díky ultrazvuku mohou lékaři odhalit výskyt onemocnění lidských orgánů.
Ultrazvuk se aktivně používá v kosmetologii pro účinné čištění pokožky nejen od nečistot a tuku, ale také od epitelu. Například ultrazvuková fonoforéza se úspěšně používá v kosmetických salonech pro výživu a čištění, stejně jako pro zvlhčení a omlazení pokožky. Technika použití ultrazvukové fonoforézy zesiluje ochranné mechanismy pokožky působením ultrazvukové vlny. Kosmetické procedury sPoužití ultrazvuku je považováno za univerzální a vhodné pro všechny typy pleti. Ultrazvuková fonoforéza odráží zázraky!
Ultrazvukový parní generátor se aktivně používá nejen v tureckých hammamech, finských saunách, ale také v našich moderních ruských lázních. Díky páře se naše tělo účinně čistí od neviditelných nečistot, naše tělo se zbavuje toxinů a toxinů, léčí se pokožka a vlasy, pára příznivě působí na dýchací ústrojí člověka.
Generátory umělé mlhy se aktivně využívají ke zvýšení vlhkosti vzduchu v interiéru, což má příznivý vliv na klima v bytě. To je zvláště důležité v chladném období, kdy ústřední topení vysušuje vzduch. Umělé generátory mlhy se používají jak v bytových prostorách, tak v teráriu nebo zimní zahradě. Odborníci doporučují mít ultrazvukový generátor mlhy pro lidi s onemocněním dýchacích cest nebo pro osoby náchylné k alergickým onemocněním.
Závěr
V domácím použití je ultrazvukový generátor páry nebo mlhy velmi užitečným zařízením, které vytvoří nejen pohodlí a útulnost, ale také dokáže obohatit vzduch o neviditelné vitamíny, lehké záporné vzdušné ionty, které jsou tzv. mnoho na pobřeží, v horách nebo v lese a velmi málo v našich apartmánech. A to zase pomůže zvýšit emocionální stav a zlepšit zdraví.
