Opakovane každý z nás počul výraz "ultrazvuk" - v tomto článku sa pozrieme na to, čo to je, ako vzniká a na čo slúži.
Koncept „ultrazvuku“
Ultrazvuk sú mechanické vibrácie, ktoré sú oveľa vyššie ako frekvenčný rozsah, ktorý ľudské ucho počuje. Oscilácie ultrazvuku trochu pripomínajú vlnu podobnú svetlu. Ale na rozdiel od vĺn svetelného typu, ktoré sa šíria iba vo vákuu, ultrazvuk potrebuje elastické médium - kvapalinu, plyn alebo akékoľvek iné pevné teleso.
Základné parametre ultrazvuku
Za hlavné parametre ultrazvukovej vlny sa považuje vlnová dĺžka a perióda. Čas potrebný na celý cyklus sa nazýva vlnová perióda a meria sa v sekundách.
Ultrazvukový žiarič je považovaný za najvýkonnejší generátor ultrazvukových vĺn. Ultrazvukovú frekvenciu človek nepočuje, ale jeho telo ju dokáže cítiť. Inými slovami, ľudské ucho vníma ultrazvukovú frekvenciu, ale časť mozgu zodpovedná za sluch nie je schopná túto zvukovú vlnu dešifrovať. Nepríjemné pre ľudský sluchvysoká frekvencia, ale ak frekvenciu zdvihnete o jeden rozsah viac, potom zvuk úplne zmizne - napriek tomu, že je v ultrazvukovej frekvencii. A mozog sa ho snaží neúspešne dekódovať, preto človeka strašne bolí hlava, má závraty, nevoľnosť a iné nie veľmi príjemné pocity.
Generátory ultrazvukových vibrácií sa používajú vo všetkých oblastiach techniky a vedy. Napríklad ultrazvuk dokáže nielen prať oblečenie, ale aj zvárať kov. V modernom svete sa ultrazvuk aktívne používa v poľnohospodárskych strojoch na odpudzovanie hlodavcov, pretože telo väčšiny zvierat je prispôsobené na komunikáciu s vlastným druhom na ultrazvukovej frekvencii. Malo by sa tiež povedať, že generátor ultrazvukových vĺn je tiež schopný odpudzovať hmyz - dnes veľa výrobcov vyrába tento druh elektronických repelentov.
Rôzne ultrazvukové vlny
Ultrazvukové vlny nie sú len priečne alebo pozdĺžne, ale aj povrchové a Baránkove vlny.
Priečne ultrazvukové vlny sú vlny, ktoré sa pohybujú kolmo na rovinu smeru rýchlostí a posunov častíc tela.
Pozdĺžne ultrazvukové vlny sú vlny, ktorých pohyb sa zhoduje so smerom rýchlostí a posunov častíc média.
Jahňacia vlna je elastická vlna, ktorá sa šíri v pevnej vrstve s voľnými hranicami. Práve v tejto vlne dochádza k oscilačnému posunu častíc kolmo na rovinu platne aj v smere pohybu samotnej vlny. Je to Baránková vlna -toto je normálna vlna v platine s voľnými hranicami.
Rayleighove (povrchové) ultrazvukové vlny sú vlny s eliptickým pohybom častíc, ktoré sa šíria po povrchu materiálu. Rýchlosť povrchovej vlny je takmer 90% rýchlosti priečnej vlny a jej prienik do materiálu sa rovná samotnej vlnovej dĺžke.
Pomocou ultrazvuku
Ako je uvedené vyššie, rôznorodé využitie ultrazvuku, pri ktorom sa využívajú jeho najrozmanitejšie vlastnosti, možno podmienečne rozdeliť do troch oblastí:
- získavanie informácií;
- aktívny účinok na látku;
- spracovanie a prenos signálu.
Treba vziať do úvahy, že pre každú konkrétnu aplikáciu je potrebné zvoliť ultrazvuk určitého frekvenčného rozsahu.
Účinok ultrazvuku na hmotu
Ak sa materiál alebo látka dostane pod aktívny vplyv ultrazvukových vĺn, vedie to k nezvratným zmenám. Je to spôsobené nelineárnymi efektmi vo zvukovom poli. Tento typ nárazu na materiál je populárny v priemyselných technológiách.
Získanie informácií pomocou ultrazvukových metód
Ultrazvukové metódy sú dnes široko používané v rôznych druhoch vedeckého výskumu na dôkladné štúdium štruktúry a vlastností látok, ako aj na úplné pochopenie procesov, ktoré v nich prebiehajú na mikro a makro úrovni.
Všetky tieto metódy sú založené najmä na závislosti rýchlosti šírenia a útlmu akustických vĺn od toho, čo sa v nich dejeprocesy a vlastnosti látok.
Spracovanie a prenos signálu
Ultrazvukové generátory sa používajú na konverziu a analogizáciu rôznych druhov elektrických signálov vo všetkých odvetviach rádiovej elektroniky a na riadenie svetelných signálov v optike a optoelektronike.
Urob si sám ultrazvukový prevodník
V modernom svete je ultrazvukový generátor široko používaný. Napríklad v priemysle sa ultrazvukové vane používajú na rýchle a efektívne čistenie niečoho. Treba povedať, že táto metóda čistenia sa osvedčila len z tej najlepšej stránky. Dnes si ultrazvukový generátor získava na popularite aj v iných aplikáciách.
Zostavenie okruhu UZG na odplašenie psov
Mnohí obyvatelia veľkých miest v krajine denne čelia pomerne hmatateľnému problému stretnúť sa so svorkou túlavých psov. Nie je možné predvídať správanie kŕdľa vopred, takže UZG tu príde na pomoc.
V tomto článku budeme analyzovať, ako vyrobiť ultrazvukový generátor vlastnými rukami.
Na vytvorenie ultrazvuku doma budete potrebovať nasledujúce podrobnosti:
- doska s plošnými spojmi;
- mirkoschema;
- rádiové inžinierske prvky.
Nebude ťažké zostaviť obvod svojpomocne. Aby bolo možné riadiť impulzy, je potrebné pripevniť mikroobvod rádiového komponentu na konkrétne nožičky pomocou spájkovačky.
Poďme analyzovať konštrukciuvysokovýkonný ultrazvukový frekvenčný generátor. Mikroobvod D4049, ktorý má 6 logických intertorov, funguje ako generátor ultrazvukovej frekvencie.
Zahraničný mikroobvod je možné nahradiť analógom domácej výroby K561LN2. Na úpravu frekvencie je potrebný 22k regulátor, pomocou jeho US sa dá znížiť na počuteľnú frekvenciu. Výstupný stupeň vďaka 4 stredne výkonným biopolárnym tranzistorom prijíma signály z mikroobvodu. Neexistujú žiadne špeciálne podmienky pre výber tranzistorov, hlavnou vecou je výber komplementárnych párov, ktoré sú z hľadiska parametrov čo najbližšie.
Ako žiarič možno použiť takmer akúkoľvek RF hlavu, ktorá má výkon 5 wattov alebo viac. Ideálnou možnosťou by boli domáce hlavice ako 10GDV-6, 10GDV-4 alebo 5GDV-6, možno ich ľahko nájsť vo všetkých akustických systémoch vyrobených v ZSSR.
Vlastne vyrobený obvod ultrazvukového generátora zostáva už len skrytý v puzdre. Kovový reflektor pomôže kontrolovať výkon ultrazvukového generátora.
Obvod ultrazvukového generátora
V modernom svete je zvykom používať ultrazvukový generátor na odpudzovanie psov, hmyzu, hlodavcov, ako aj na kvalitné umývanie. UZG sa používa aj na výrazné skrátenie času stráveného umývaním a leptaním dosiek plošných spojov. Chemické procesy v kvapaline prebiehajú oveľa rýchlejšie vďaka kavitácii.
Obvod USG je založený na dvoch obdĺžnikových generátoroch impulzov a výkonovom zosilňovačityp mosta. Na logických prvkoch typu DD1.3 a DD1.4 je inštalovaný laditeľný generátor impulzov ultrazvukovej frekvencie meandrového tvaru. Malo by sa pamätať na to, že jeho prevádzková frekvencia priamo závisí iba od celkového odporu rezistorov R4 a R6, ako aj od kapacity kondenzátora C3.
Pamätajte na pravidlo: čím nižšia frekvencia, tým väčší odpor tieto odpory.
Na prvkoch DD1.1 a DD1.2 je vyrobený nízkofrekvenčný generátor, ktorý má pracovnú frekvenciu 1 Hz. Generátory sú vzájomne prepojené pomocou rezistorov R3 a R4. Aby ste dosiahli hladkú zmenu frekvencie vysokofrekvenčného generátora, musíte použiť kondenzátor C2. Malo by sa tu pamätať aj na jedno tajomstvo – ak je kondenzátor C2 premostený pomocou spínača SA1, frekvencia vysokofrekvenčného generátora bude konštantná.
Použitie ultrazvuku: najširší rozsah použitia
Ako všetci vieme, ultrazvuk sa v modernom svete nikde nepoužíva. Určite každý z nás aspoň raz v živote absolvoval ultrazvukový zákrok (ultrazvukové vyšetrenie). Treba dodať, že práve vďaka ultrazvuku dokážu lekári odhaliť výskyt chorôb ľudských orgánov.
Ultrazvuk sa aktívne používa v kozmeteológii na efektívne čistenie pokožky nielen od nečistôt a tuku, ale aj od epitelu. Napríklad ultrazvuková fonoforéza sa úspešne používa v kozmetických salónoch na výživu a čistenie, ako aj na zvlhčenie a omladenie pokožky. Technika použitia ultrazvukovej fonoforézy zvyšuje ochranné mechanizmy pokožky v dôsledku pôsobenia ultrazvukovej vlny. Kozmetické procedúry sPoužitie ultrazvuku sa považuje za univerzálne a vhodné pre všetky typy pleti. Ultrazvuková fonoforéza odráža zázraky!
Ultrazvukový parný generátor sa aktívne používa nielen v tureckých hammamoch, fínskych saunách, ale aj v našich moderných ruských kúpeľoch. Vďaka pare sa naše telo účinne čistí od neviditeľných nečistôt, naše telo sa zbavuje toxínov a toxínov, ozdravuje sa pokožka a vlasy, para priaznivo pôsobí na dýchacie ústrojenstvo človeka.
Generátory umelej hmly sa aktívne využívajú na zvýšenie vlhkosti vzduchu v interiéri, čo má priaznivý vplyv na klímu v byte. To je obzvlášť dôležité v chladnom období, keď ústredné kúrenie vysušuje vzduch. Umelé generátory hmly sa používajú ako v obytných priestoroch, tak aj v teráriu alebo zimnej záhrade. Odborníci odporúčajú mať ultrazvukový generátor hmly pre ľudí s ochoreniami dýchacích ciest alebo tých, ktorí sú náchylní na alergické ochorenia.
Záver
Pri domácom použití je ultrazvukový generátor pary alebo hmly veľmi užitočným zariadením, ktoré vytvorí nielen pohodlie a útulnosť, ale dokáže obohatiť vzduch o neviditeľné vitamíny, ľahké záporné vzduchové ióny, ktoré sú tzv. veľa na pobreží, v horách alebo v lese a veľmi málo v našich apartmánoch. A to zase pomôže zvýšiť emocionálny stav a zlepšiť zdravie.
