Do you have any knowledge of ultrasound related technology?

Basic Introduction:

Ultrasound is a sound wave with a frequency higher than 20000 Hz, which is further divided into power ultrasound and detection ultrasound in practical applications. It has good directionality, strong penetration ability, and is easy to obtain concentrated sound energy. It can propagate over long distances in high-density solids and liquids, and can be used for ranging, industrial testing, medical ultrasound, cleaning, welding, drilling, gravel, sterilization and disinfection, etc.

Scientists refer to the number of vibrations per second as the frequency of sound, which is measured in hertz (Hz). The frequency of sound waves that can be heard by our human ears is between 20Hz and 20000Hz. When the vibration frequency of sound waves is less than 20Hz or greater than 20000Hz, we cannot hear them. Therefore, we refer to sound waves with frequencies above 20000 hertz as' ultrasonic waves'. The ultrasonic frequency commonly used for medical diagnosis ranges from 1 MHz to 10 MHz.

Theoretical research shows that under the same amplitude conditions, the energy of an object's vibration is directly proportional to the vibration frequency. When ultrasonic waves propagate in a medium, the frequency of particle vibration in the medium is very high, resulting in a large amount of energy. In the dry winter of northern China, if ultrasonic waves are introduced into a water tank, the intense vibration will cause the water in the tank to break into many small droplets. Then, a small fan can be used to blow the droplets into the room, which can increase indoor air humidity, This is the principle of ultrasonic humidifiers. For diseases such as pharyngitis and tracheitis, it is difficult to use blood flow to reach the affected area with medication. Using the principle of a humidifier to atomize the medication and allow the patient to inhale can improve the therapeutic effect. The enormous energy of ultrasound can also cause stones in the human body to undergo intense forced vibrations and shatter, thereby alleviating pain and achieving the goal of healing. Ultrasound is widely used in medicine, such as color ultrasound, B-ultrasound, and lithotripsy (such as gallstones, kidney stones, eye bags, etc.), which can also damage bacterial structures and disinfect items.

Generation method:

Sound waves are the form of propagation of mechanical vibration states (or energy) of objects. The so-called vibration refers to the round-trip motion of particles of a substance near their equilibrium position. For example, after the drum surface is struck, it vibrates up and down, and this vibration state propagates in all directions through the air medium, which is called sound wave. Ultrasound refers to a sound wave with a vibration frequency greater than 20000 Hz, and its frequency per second is very high, exceeding the general upper limit of human hearing (20000 Hz). People refer to this kind of invisible sound wave as ultrasound.超音波と可聴音は本質的に同じであり、それらの共通の特徴は、通常、弾性媒体内を縦波として伝播する機械的振動モードであり、これはエネルギー伝播の一形態です。違いは、超音波は周波数が高く、波長が短く、特定の距離内を直線に沿って伝播する場合にビームと指向性が良好であることです。現在、腹部超音波イメージングに使用される周波数範囲は 2 ～ 5 MHz で、一般的に使用されるのは 3 ～ 3.5 メガヘルツです (1 秒あたりの 1 振動は 1 Hz、1 メガヘルツ = 10 ^ 6 Hz、つまり 1 秒あたり 100 万回の振動であり、可聴波の周波数は 16 ～ 20000 Hz です）。

反射、屈折、回折、散乱などの媒体内の超音波の伝搬法則は、可聴音波の伝搬法則と基本的に違いはありません。しかし、超音波の波長は非常に短く、わずか数センチ、あるいは千分の数ミリしかありません。可聴音波と比較して、超音波には多くの奇妙な特性があります。伝搬特性 - 超音波の波長は非常に短く、典型的な障害物のサイズは超音波の何倍も大きくなります。そのため、超音波の回折能力は低く、一様な媒質中を真っ直ぐに伝搬することができます。超音波の波長が短いほど、この特性は顕著になります。電力特性 - 音が空気中を伝播すると、空気中の粒子が前後に振動し、粒子に働きかけます。音響パワーは、音波が働く速度を表す物理量です。同じ強さでは、音波の周波数が高いほど、そのパワーは大きくなります。

超音波は周波数が高いため、通常の音波に比べて威力が非常に高いです。キャビテーション - 超音波が液体内を伝播すると、液体粒子の激しい振動により、液体内に小さな空洞が作成されます。これらの小さな空洞は急速に膨張したり閉じたりし、液体粒子間の激しい衝突を引き起こし、その結果、数千から数万気圧の圧力が発生します。粒子間の激しい相互作用により、液体の温度が急激に上昇し、良好な攪拌効果が得られるため、水と油などの混和しない 2 つの液体が乳化され、溶質の溶解が促進され、化学反応が促進されます。液体中の超音波の作用によって引き起こされるさまざまな効果は、超音波のキャビテーション効果と呼ばれます。

2 × 10 kHz の音波を超える周波数。超音波の生成、伝播、受信、およびさまざまな超音波効果とアプリケーションを研究する音響学の分野は、超音波と呼ばれます。超音波を発生させる装置には、ガスホイッスル、サイレン、液体ホイッスルなどの機械式超音波発生器、電磁誘導と作用の原理を利用した電気超音波発生器、圧電結晶の電歪効果を利用した電気音響変換器などがあります。強磁性材料の磁歪効果。