Η Διαφορά Μεταξύ Υπερηχητικής Συχνότητας Και Ισχύος

Εισαγωγή στην Υπερηχητική Συχνότητα:

Η συχνότητα του υπερήχου είναι ο αριθμός των φορών που ολοκληρώνει περιοδικές αλλαγές ανά μονάδα χρόνου και είναι ένα μέγεθος που περιγράφει τη συχνότητα της περιοδικής κίνησης. Συνήθως αναπαρίσταται με το σύμβολο f, με μονάδα το ένα δευτερόλεπτο και το σύμβολο s-1. Σε ανάμνηση της συνεισφοράς του Γερμανού φυσικού Hertz, η μονάδα συχνότητας ονομάζεται Hertz, συντομογραφία "Hz", με σύμβολο Hz. Κάθε αντικείμενο έχει μια συχνότητα που καθορίζεται από τις δικές του ιδιότητες και είναι ανεξάρτητη από το πλάτος, που ονομάζεται φυσική συχνότητα. Η έννοια της συχνότητας δεν εφαρμόζεται μόνο στη μηχανική και την ακουστική, αλλά χρησιμοποιείται επίσης συνήθως στην ηλεκτρομαγνητική, την οπτική και την τεχνολογία ραδιοφώνου.

Ο χρόνος που απαιτείται για ένα σωματίδιο σε ένα μέσο να ταλαντωθεί πέρα ​​δώθε μία φορά στη θέση ισορροπίας του ονομάζεται περίοδος, που αναπαρίσταται από το T σε δευτερόλεπτα (s). Ο αριθμός των φορών που ένα σωματίδιο ολοκληρώνει τη δόνηση εντός 1 δευτερολέπτου ονομάζεται συχνότητα, που αναπαρίσταται από το f σε κύκλους ανά δευτερόλεπτο, γνωστό και ως Hertz (Hz). Η περίοδος και η συχνότητα είναι αντιστρόφως ανάλογες μεταξύ τους, που αναπαρίστανται από την ακόλουθη εξίσωση: f=1/T

Η σχέση μεταξύ του μήκους κύματος (λ) και της συχνότητας των υπερηχητικών κυμάτων σε ένα μέσο είναι: c=λ f

Στον τύπο, το c είναι η ταχύτητα του ήχου, m/s； λ είναι το μήκος κύματος, m; f είναι η συχνότητα, Hz.

Από αυτό, μπορεί να φανεί ότι για ένα συγκεκριμένο μέσο, ​​η ταχύτητα διάδοσης του υπερήχου είναι σταθερή. Όσο υψηλότερη είναι η συχνότητα του υπερήχου, τόσο μικρότερο είναι το μήκος κύματος. αντίθετα, όσο χαμηλότερη είναι η συχνότητα του υπερήχου, τόσο μεγαλύτερο είναι το μήκος κύματος.

Εισαγωγή στην Υπερηχητική Ισχύ:

Η ισχύς του υπερήχου αναφέρεται στην ποσότητα της εργασίας που εκτελείται από ένα αντικείμενο ανά μονάδα χρόνου, η οποία είναι ένα φυσικό μέγεθος που περιγράφει την ταχύτητα της εργασίας που εκτελείται. Η ποσότητα της εργασίας είναι σταθερή και όσο μικρότερος είναι ο χρόνος, τόσο μεγαλύτερη είναι η τιμή της ισχύος. Ο τύπος για τον υπολογισμό της ισχύος είναι: ισχύς=εργασία/χρόνος. Η ισχύς είναι ένα φυσικό μέγεθος που χαρακτηρίζει την ταχύτητα της εργασίας που εκτελείται. Η εργασία που εκτελείται ανά μονάδα χρόνου ονομάζεται ισχύς, που αναπαρίσταται από το P.

Στη διαδικασία υπερηχητικής μετάδοσης, όταν τα υπερηχητικά κύματα μεταδίδονται σε ένα προηγουμένως σταθερό μέσο, ​​τα σωματίδια του μέσου δονούνται πέρα ​​δώθε κοντά στη θέση ισορροπίας, προκαλώντας συμπίεση και διαστολή στο μέσο. Μπορεί να θεωρηθεί ότι ο υπέρηχος επιτρέπει στο μέσο να αποκτήσει κινητική ενέργεια δόνησης και δυναμική ενέργεια παραμόρφωσης. Η ακουστική ενέργεια που λαμβάνεται από το μέσο λόγω της υπερηχητικής διαταραχής είναι το άθροισμα της κινητικής ενέργειας δόνησης και της δυναμικής ενέργειας παραμόρφωσης.

Καθώς ο υπέρηχος διαδίδεται σε ένα μέσο, ​​η ενέργεια επίσης διαδίδεται. Εάν πάρουμε ένα μικρό στοιχείο όγκου (dV) στο ακουστικό πεδίο, αφήστε τον αρχικό όγκο του μέσου να είναι Vo, την πίεση να είναι po και την πυκνότητα να είναι ρ 0. Το στοιχείο όγκου (dV) λαμβάνει κινητική ενέργεια △ Ek λόγω υπερηχητικής δόνησης; △ Ek=(ρ 0 Vo) u2/2

Δ Ek είναι κινητική ενέργεια, J; u είναι η ταχύτητα των σωματιδίων, m/s； ρ 0 είναι η πυκνότητα του μέσου, kg/m3； Vo είναι ο αρχικός όγκος, m3.

Ένα σημαντικό χαρακτηριστικό του υπερήχου είναι η ισχύς του, η οποία είναι πολύ ισχυρότερη από τα συνηθισμένα ηχητικά κύματα. Αυτός είναι ένας από τους σημαντικούς λόγους για τους οποίους ο υπέρηχος μπορεί να χρησιμοποιηθεί ευρέως σε πολλούς τομείς.

Όταν τα υπερηχητικά κύματα φτάσουν σε ένα συγκεκριμένο μέσο, ​​τα μόρια του μέσου δονούνται λόγω της δράσης των υπερηχητικών κυμάτων και η συχνότητα δόνησής τους είναι η ίδια με αυτή των υπερηχητικών κυμάτων. Η συχνότητα της δόνησης των μορίων του μέσου καθορίζει την ταχύτητα της δόνησης και όσο υψηλότερη είναι η συχνότητα, τόσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα. Η ενέργεια που λαμβάνεται από ένα μόριο μέσου λόγω δόνησης δεν σχετίζεται μόνο με τη μάζα του μορίου μέσου, ​​αλλά και ανάλογη με το τετράγωνο της ταχύτητας δόνησης του μορίου μέσου. Έτσι, όσο υψηλότερη είναι η συχνότητα του υπερήχου, τόσο υψηλότερη είναι η ενέργεια που λαμβάνεται από τα μόρια του μέσου. Η συχνότητα του υπερήχου είναι πολύ υψηλότερη από αυτή των συνηθισμένων ηχητικών κυμάτων, επομένως ο υπέρηχος μπορεί να δώσει στα μόρια του μέσου πολλή ενέργεια, ενώ τα συνηθισμένα ηχητικά κύματα έχουν μικρή επίδραση στα μόρια του μέσου. Με άλλα λόγια, ο υπέρηχος έχει πολύ μεγαλύτερη ενέργεια από τα ηχητικά κύματα και μπορεί να παρέχει επαρκή ενέργεια στα μόρια του μέσου.

Η διαφορά στη συχνότητα και την ισχύ του υπερήχου:

Η συχνότητα και η ισχύς του υπερήχου είναι δύο βασικές παράμετροι για τη μέτρηση της απόδοσής του. Μακροσκοπικά, η ισχύς καθορίζει την ένταση και την ικανότητα διείσδυσης του υπερήχου, ενώ η συχνότητα καθορίζει το βάθος διείσδυσης και την ανάλυση του υπερήχου.

Όσο υψηλότερη είναι η συχνότητα, τόσο μικρότερο είναι το μήκος κύματος και τόσο ισχυρότερη είναι η διείσδυση, αλλά όσο μεγαλύτερη είναι η ισχύς, τόσο ισχυρότερη μπορεί να παραχθεί η ηχητική ενέργεια. Σε εφαρμογές, ο υπέρηχος που χρησιμοποιείται στον ιατρικό τομέα είναι κυρίως χαμηλής ισχύος και υψηλής συχνότητας, ο οποίος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για υπερηχογραφική εξέταση και θεραπεία. Τα υπερηχητικά κύματα που χρησιμοποιούνται στον βιομηχανικό τομέα είναι κυρίως υψηλής ισχύος και υψηλής συχνότητας, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν για επεξεργασία, καθαρισμό, μέτρηση κ.λπ. Η συχνότητα και η ισχύς του υπερήχου είναι δύο βασικοί δείκτες της απόδοσης του υπερήχου. Η επιλογή κατάλληλων υπερηχητικών παραμέτρων μπορεί να καλύψει καλύτερα τις απαιτήσεις της εφαρμογής.