Karne ya 21 ni karne ya vifaa vya elektroniki vya redio, atomu, uchunguzi wa anga na usanifu. Sayansi ya ultrasound ni ndogo leo. Mwishoni mwa karne ya 19, P. N. Lebedev, mwanafiziolojia wa Kirusi, alifanya masomo yake ya kwanza. Baada ya hapo, wanasayansi wengi mashuhuri walianza kusoma uchunguzi wa ultrasound.
Ultra sound ni nini?
Ultrasound ni mwendo unaoeneza wa oscillatory ambao chembe za wastani huunda. Ina sifa zake, ambazo hutofautiana na sauti za aina mbalimbali zinazosikika. Ni rahisi kupata mionzi iliyoelekezwa katika safu ya ultrasonic. Kwa kuongeza, inalenga vizuri, na kutokana na hili, ukubwa wa oscillations uliofanywa huongezeka. Wakati wa kueneza katika yabisi, vinywaji na gesi, ultrasound hutoa matukio ya kuvutia ambayo yamepata matumizi ya vitendo katika maeneo mengi ya teknolojia na sayansi. Hivi ndivyo ultrasound ilivyo, ambayo jukumu lake katika nyanja mbalimbali za maisha leo ni kubwa sana.
Jukumu la ultrasound katika sayansi na mazoezi
Ultrasound katika miaka ya hivi majuzi ilianza kucheza katika utafiti wa kisayansijukumu linalozidi kuwa muhimu. Masomo ya majaribio na ya kinadharia katika uwanja wa mtiririko wa acoustic na cavitation ya ultrasonic ilifanyika kwa ufanisi, ambayo iliruhusu wanasayansi kuendeleza michakato ya kiteknolojia ambayo hutokea wakati inakabiliwa na ultrasound katika awamu ya kioevu. Ni njia yenye nguvu ya kusoma matukio mbalimbali katika uwanja wa maarifa kama vile fizikia. Ultrasound hutumiwa, kwa mfano, katika semiconductor na fizikia ya hali imara. Leo, tawi tofauti la kemia linaundwa, inayoitwa "kemia ya ultrasonic". Utumiaji wake huruhusu kuharakisha michakato mingi ya kemikali-kiteknolojia. Acoustics ya molekuli pia ilizaliwa - tawi jipya la acoustics ambalo linasoma mwingiliano wa molekuli ya mawimbi ya sauti na jambo. Maeneo mapya ya matumizi ya ultrasound yameonekana: holografia, introscopy, acoustoelectronics, kipimo cha awamu ya ultrasonic, acoustics ya quantum.
Mbali na kazi ya majaribio na ya kinadharia katika eneo hili, kazi nyingi za vitendo zimefanywa leo. Mashine maalum na za ulimwengu wote za usanifu, usakinishaji unaofanya kazi chini ya shinikizo la tuli, n.k. Usakinishaji wa kiotomatiki unaojumuishwa katika njia za uzalishaji umeanzishwa katika uzalishaji, ambao unaweza kuongeza tija ya wafanyikazi.
Mengi zaidi kuhusu ultrasound
Wacha tuzungumze zaidi kuhusu ultrasound ni nini. Tayari tumesema kuwa haya ni mawimbi ya elastic na oscillations. Mzunguko wa ultrasound ni zaidi ya 15-20 kHz. Sifa za kibinafsi za usikivu wetu huamua kikomo cha chini cha masafa ya ultrasonic, ambayohutenganisha na mzunguko wa sauti inayosikika. Mpaka huu, kwa hiyo, ni masharti, na kila mmoja wetu anafafanua tofauti nini ultrasound ni. Upeo wa juu unaonyeshwa na mawimbi ya elastic, asili yao ya kimwili. Zinaenea tu kwa nyenzo, yaani, urefu wa wimbi lazima uwe mkubwa zaidi kuliko njia ya bure ya molekuli zilizopo kwenye gesi au umbali wa interatomic katika vitu vikali na vimiminika. Katika shinikizo la kawaida katika gesi, kikomo cha juu cha masafa ya ultrasonic ni 109 Hz, na katika yabisi na kimiminika - 1012-10 13 Hz.
Vyanzo vya Ultrasonic
Ultrasound hupatikana katika maumbile kama sehemu ya kelele nyingi za asili (maporomoko ya maji, upepo, mvua, kokoto zinazoviringishwa na mawimbi, na pia katika sauti zinazoambatana na dhoruba, n.k.), na kama sehemu muhimu ya ulimwengu wa wanyama. Aina fulani za wanyama hutumia kwa mwelekeo katika nafasi, kugundua vikwazo. Pia inajulikana kuwa dolphins hutumia ultrasound katika asili (hasa masafa kutoka 80 hadi 100 kHz). Katika kesi hii, nguvu za ishara za eneo zinazotolewa nao zinaweza kuwa kubwa sana. Pomboo wanajulikana kuwa na uwezo wa kutambua samaki wengi walio umbali wa kilomita moja.
Emitters (vyanzo) vya ultrasound vimegawanywa katika vikundi 2 vikubwa. Ya kwanza ni jenereta, ambayo oscillations ni msisimko kutokana na kuwepo kwa vikwazo ndani yao imewekwa kwenye njia ya mtiririko wa mara kwa mara - ndege ya kioevu au gesi. Kundi la pili ambalo vyanzo vya ultrasound vinaweza kuunganishwa nivipitisha sauti vya kielektroniki ambavyo hubadilisha mabadiliko fulani katika volteji ya sasa au ya umeme kuwa mtetemo wa kimakenika unaofanywa na mwili dhabiti unaoangazia mawimbi ya akustisk katika mazingira.
Vipokezi vya sauti ya juu
Katika masafa ya kati na ya chini, vipokezi vya angani mara nyingi ni vipitishio vya umeme vya aina ya piezoelectric. Wanaweza kuzaliana umbo la mawimbi ya sauti iliyopokelewa, inayowakilishwa kama utegemezi wa wakati wa shinikizo la sauti. Vifaa vinaweza kuwa mtandao mpana au resonant, kulingana na masharti ya programu ambayo yamekusudiwa. Vipokezi vya joto hutumika kupata sifa za uga wa wastani wa wakati. Wao ni thermistors au thermocouples iliyofunikwa na dutu ya kunyonya sauti. Shinikizo la sauti na ukubwa pia vinaweza kukadiriwa kwa mbinu za macho, kama vile mgawanyiko wa mwanga kwa ultrasound.
Ultra sound inatumika wapi?
Kuna maeneo mengi ya matumizi yake, huku ukitumia vipengele tofauti vya upigaji sauti. Maeneo haya yanaweza kugawanywa katika maeneo matatu. Ya kwanza ni kushikamana na kupata habari mbalimbali kwa njia ya mawimbi ya ultrasonic. Mwelekeo wa pili ni ushawishi wake wa kazi kwenye dutu. Na ya tatu imeunganishwa na maambukizi na usindikaji wa ishara. Marekani ya masafa fulani ya masafa hutumika katika kila hali. Tutashughulikia maeneo machache tu kati ya mengi ambayo imepata njia yake.
Usafishaji wa Ultrasonic
Ubora wa usafishaji huu hauwezi kulinganishwa na mbinu zingine. Wakati wa suuza sehemu, kwa mfano, hadi 80% ya uchafu hubakia juu ya uso wao, karibu 55% - na kusafisha vibration, karibu 20% - kwa kusafisha mwongozo, na kwa kusafisha ultrasonic, hakuna zaidi ya 0.5% ya uchafu. Maelezo ambayo yana sura tata yanaweza kusafishwa vizuri tu kwa msaada wa ultrasound. Faida muhimu ya matumizi yake ni tija kubwa, pamoja na gharama ndogo za kazi ya kimwili. Zaidi ya hayo, unaweza kuchukua nafasi ya vimumunyisho vya kikaboni vya gharama kubwa na vinavyoweza kuwaka kwa miyeyusho ya bei nafuu na salama yenye maji, tumia kioevu freon, n.k.
Tatizo kubwa ni uchafuzi wa hewa na masizi, moshi, vumbi, oksidi za chuma, n.k. Unaweza kutumia njia ya angani ya kusafisha hewa na gesi kwenye sehemu za gesi, bila kujali unyevu na halijoto iliyoko. Ikiwa emitter ya ultrasonic imewekwa kwenye chumba cha kutulia vumbi, ufanisi wake utaongezeka mamia ya nyakati. Ni nini kiini cha utakaso huo? Chembe za vumbi zinazosonga bila mpangilio hewani hugongana kwa nguvu na mara nyingi zaidi chini ya ushawishi wa mitetemo ya ultrasonic. Wakati huo huo, ukubwa wao huongezeka kutokana na ukweli kwamba wanaunganisha. Kuganda ni mchakato wa upanuzi wa chembe. Vichujio maalum hunasa vikundi vyake vilivyo na uzito na vilivyopanuliwa.
Kutengeneza nyenzo brittle na ngumu sana
Ukiingiza kati ya sehemu ya kufanyia kazi na sehemu ya kufanya kazi ya zana kwa kutumia ultrasound, nyenzo ya abrasive, kisha chembe za abrasive wakati wa operesheni.emitter itaathiri uso wa sehemu hii. Katika kesi hiyo, nyenzo zinaharibiwa na kuondolewa, zinakabiliwa na usindikaji chini ya hatua ya aina mbalimbali za athari ndogo zilizoelekezwa. Kinematics ya usindikaji inajumuisha harakati kuu - kukata, yaani, mitetemo ya longitudinal iliyofanywa na chombo, na msaidizi - harakati ya kulisha ambayo mashine hufanya.
Ultrasound inaweza kufanya kazi mbalimbali. Kwa nafaka za abrasive, chanzo cha nishati ni vibrations longitudinal. Wanaharibu nyenzo zilizosindika. Harakati ya kulisha (msaidizi) inaweza kuwa ya mviringo, ya transverse na longitudinal. Usindikaji wa ultrasonic ni sahihi zaidi. Kulingana na ukubwa wa nafaka ya abrasive, ni kati ya 50 hadi 1 micron. Kutumia zana za maumbo anuwai, unaweza kutengeneza sio mashimo tu, bali pia mikato ngumu, shoka zilizopindika, chora, saga, tengeneza matiti na hata kuchimba almasi. Nyenzo zinazotumika kama abrasive - corundum, almasi, mchanga wa quartz, gumegume.
Sauti ya juu katika redio ya kielektroniki
Ultrasound katika teknolojia hutumiwa mara nyingi katika nyanja ya vifaa vya kielektroniki vya redio. Katika eneo hili, mara nyingi inakuwa muhimu kuchelewesha ishara ya umeme inayohusiana na mtu mwingine. Wanasayansi wamepata suluhisho nzuri kwa kupendekeza matumizi ya mistari ya kuchelewa kwa ultrasonic (LZ kwa ufupi). Hatua yao inategemea ukweli kwamba msukumo wa umeme hubadilishwa kuwa vibrations ya mitambo ya ultrasonic. Inatokeaje? Ukweli ni kwamba kasi ya ultrasound ni kidogo sana kuliko ile iliyotengenezwa na oscillations ya umeme. Mapigo ya moyovoltage baada ya ubadilishaji wa kinyume kuwa mitetemo ya mitambo ya umeme itachelewa katika utoaji wa laini inayohusiana na mpigo wa ingizo.
Vipitishio vya kupitisha umeme vya piezoelectric na magnetostrictive hutumika kubadilisha mitetemo ya umeme kuwa ya kiufundi na kinyume chake. LZ, mtawalia, imegawanywa katika piezoelectric na magnetostrictive.
Ultrasound katika dawa
Aina tofauti za ultrasound hutumiwa kuathiri viumbe hai. Katika mazoezi ya matibabu, matumizi yake sasa ni maarufu sana. Inategemea athari zinazotokea katika tishu za kibiolojia wakati ultrasound inapita kupitia kwao. Mawimbi husababisha mabadiliko katika chembe za kati, ambayo huunda aina ya micromassage ya tishu. Na ngozi ya ultrasound inaongoza kwa joto lao la ndani. Wakati huo huo, mabadiliko fulani ya physicochemical hutokea katika vyombo vya habari vya kibiolojia. Matukio haya hayasababishi uharibifu usioweza kutenduliwa katika kesi ya kiwango cha sauti cha wastani. Wanaboresha tu kimetaboliki, na kwa hiyo huchangia shughuli muhimu ya mwili iliyo wazi kwao. Matukio kama haya hutumiwa katika matibabu ya ultrasound.
Ultrasound katika upasuaji
Cavitation na inapokanzwa kwa nguvu kwa kasi ya juu husababisha uharibifu wa tishu. Athari hii hutumiwa leo katika upasuaji. Ultrasound iliyozingatia hutumiwa kwa shughuli za upasuaji, ambayo inaruhusu uharibifu wa ndani katika miundo ya kina zaidi (kwa mfano, ubongo), bila kuharibu jirani. Ultrasound pia hutumiwa katika upasuajizana ambazo mwisho wa kufanya kazi unaonekana kama faili, scalpel, sindano. Mitetemo iliyowekwa juu yao inatoa sifa mpya kwa vyombo hivi. Nguvu inayohitajika imepunguzwa kwa kiasi kikubwa, kwa hiyo, kiwewe cha operesheni kinapungua. Kwa kuongeza, athari ya analgesic na hemostatic inaonyeshwa. Athari kwa kifaa butu kwa kutumia ultrasound hutumika kuharibu aina fulani za neoplasms ambazo zimeonekana kwenye mwili.
Athari kwa tishu za kibayolojia hufanywa ili kuharibu vijidudu na hutumika katika michakato ya kuzuia uzazi wa dawa na vifaa vya matibabu.
Utafiti wa viungo vya ndani
Hasa tunazungumza juu ya uchunguzi wa cavity ya tumbo. Kwa hili, kifaa maalum hutumiwa. Ultrasound inaweza kutumika kupata na kutambua tofauti tofauti za tishu na anatomia. Changamoto mara nyingi huwa kama ifuatavyo: ugonjwa mbaya hushukiwa na unahitaji kutofautishwa na kidonda kisicho na madhara au cha kuambukiza.
Ultrasound ni muhimu katika kuchunguza ini na kwa kazi nyingine, ambazo ni pamoja na kugundua vikwazo na magonjwa ya ducts ya nyongo, pamoja na uchunguzi wa gallbladder ili kugundua uwepo wa mawe na patholojia nyingine ndani yake. Zaidi ya hayo, upimaji wa ugonjwa wa cirrhosis na magonjwa mengine ya ini yasiyoambukiza unaweza kutumika.
Katika uwanja wa magonjwa ya wanawake, haswa katika uchambuzi wa ovari na uterasi, matumizi ya ultrasound ni ya muda mrefu.mwelekeo kuu ambao unafanywa hasa kwa mafanikio. Mara nyingi, tofauti ya malezi mazuri na mabaya pia inahitajika hapa, ambayo kwa kawaida inahitaji tofauti bora na azimio la anga. Hitimisho kama hilo linaweza kuwa muhimu katika uchunguzi wa viungo vingine vingi vya ndani.
Matumizi ya ultrasound katika daktari wa meno
Ultrasound pia imeingia kwenye daktari wa meno, ambapo hutumiwa kuondoa tartar. Inakuwezesha haraka, bila damu na bila maumivu kuondoa plaque na jiwe. Wakati huo huo, mucosa ya mdomo haijeruhiwa, na "mifuko" ya cavity ni disinfected. Badala ya maumivu, mgonjwa huhisi joto.
