Ultraschallwellen sind mechanische Schwingungen in Feststoffen oder Flüssigkeiten. Sie sind eine Art mechanischer Welle, die sich von elektromagnetischen Wellen unterscheidet. Die Schwingungsfrequenz übersteigt im Allgemeinen den hörbaren Bereich des menschlichen Ohrs um 20000 Hz, daher der Name Ultraschallwellen. Die obere Frequenzgrenze des Ultraschalls ist im Allgemeinen durch die Signalverarbeitungsfähigkeit des Generators begrenzt. In einigen Feldern wurden bereits Frequenzen im Gigahertz -Bereich (vibrieren mehr als 1 Milliarde Zyklen pro Sekunde) verwendet.
Ultraschall wurde in verschiedenen Bereichen weit verbreitet, aber aus Gründen der Bequemlichkeit unterteilt wir sie im Allgemeinen in zwei Kategorien: Ultraschall mit geringer Leistung und Hochleistungs-Ultraschall. Die Hauptanwendungen von Ultraschall mit geringer Leistung umfassen medizinische Bildgebung (wie das Scannen ungeborener Feten) und nicht-zerstörerische Tests (z. B. Routine-Riss-Nachweis von Flugzeugstrukturen). Bitte beachten Sie, dass in beiden Fällen Ultraschall keinen signifikanten Einfluss auf das gescannte Objekt hat. Im Gegensatz dazu wird der Energieausgang von Hochleistungs-Ultraschall viel größer sein. Unsere Firma (Funsonic) produziert hauptsächlich diese Art von Produkt, schauen wir uns jedoch zunächst eine Reihe von Zahlen an.
Hochleistungsanwendungen verwenden tendenziell niedrigere Endfrequenzen (dh von 20 kHz bis ungefähr 200 kHz). Dies liegt daran, dass die Frequenz die Größe der vibrierenden Komponenten begrenzt. Im Allgemeinen, je niedriger die Frequenz, desto größer die Größe und je höher die Leistung, die erzeugt werden kann. Im Gegenteil, höhere Frequenzen (sowie Quadratwellen oder Schrittfunktionen, die hochfrequente Harmonische enthalten) werden häufig für Messanwendungen verwendet, da kürzere Wellenlängen höhere Genauigkeit liefern können und mechanische Spannung in den Zuständen mit geringer Leistung kein Problem darstellt.
Um seine Effektivität zu maximieren, erfordert Hochleistungs-Ultraschall in der Regel die Verwendung von möglichst vielen Amplituden wie möglich während der Anwendung. Insbesondere wird die Amplitude kontinuierlich erhöht, bis bestimmte Objekte (z. B. Kunststoffe, Stoffe, Partikel) beschädigt sind. Der typische Amplitudenbereich liegt zwischen 5 und 5 0 Mikrometern (0. 005 bis 0,05 Millimeter). Egal wie Sie es messen, dies klingt vielleicht nicht nach viel, aber denken Sie darüber nach: Ein Ultraschallsystem, das mit einer Frequenz von 20 kHz (20000 -mal pro Sekunde) und 50 Mikrometern mit einer zyklischen Beschleunigung von 80000 g (80000 -mal -Schwerkraft) arbeitet ). Gibt es noch etwas auf der Erde, das damit mithalten kann?
Eine kleine Frage zur Amplitude: Es gibt eine Konvention in der Ultraschallindustrie, um die Vibrationsamplitude unter Verwendung des Begriffs "Peak to Peak" auszudrücken. Eine Zahl, die doppelt so hoch ist wie die durch Physik definierte Amplitude (dh Mittelpunkt zu Peak). Unter der Annahme, dass die meisten Menschen, die diese Seiten lesen, keine Ultraschallexperten sind, ist X2 in Wirklichkeit ausreichend.