На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


курсовая работа Ультразвук помощник человека

Информация:

Тип работы: курсовая работа. Добавлен: 21.11.2012. Сдан: 2012. Страниц: 10. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


?Введение
Глава 1. Ультразвук и его свойства
1.1. Рождение ультразвука
1.2. Ультразвук и его свойства
Глава 2. Применение ультразвука
2.1. Ультразвуковая очистка
2. 2. Механическая обработка сверхтвердых и хрупких материалов
2. 3. Применение ультразвука в сельском хозяйстве
2. 4. Ультразвуковая сварка
2. 5. Очистка сточных вод
2. 6. Ультразвуковая пайка и лужение
2. 7. Ускорение производственных процессов с помощью ультразвука
2. 8. Ультразвуковая дефектоскопия
2. 9. Ультразвук в радиоэлектронике
2. 10. Ультразвук в медицине
2. 11. Ультразвук в гидролокации
Заключение
Литература

Введение

 
Понятие «ультразвук» приобрело в настоящее время более широкий смысл, чем просто обозначение высокочастотной части спектра акустических волн. С ним связаны целые области современной физики, промышленной технологии, информационной и измерительной техники, медицины и биологии. Хотя первые ультразвуковые исследования были выполнены ещё в позапрошлом веке, основы широкого практического применения ультразвука были заложены позже, в первой трети 20 в. Как область науки и техники ультразвук получил особенно бурное развитие в последние три-четыре десятилетия.
Ультразвук применяется в металлургии для воздействия на расплавленный металл, в микроэлектронике и приборостроении для прецизионной обработки тончайших деталей.
В качестве средства получения информации он служит как для измерения глубины, локации подводных препятствий в океане, так и для обнаружения микродефектов в ответственных деталях и изделиях.
Ультразвуковые методы используются для фиксации малейших изменений химического состава веществ и для определения степени затвердевания бетона в теле плотины.
Рассматривая многообразие практических применений ультразвуковых колебаний и волн, нельзя не упомянуть об ультразвуковой медицинской диагностике, которая даёт в ряде случаев более детальную информацию и является более безопасной, чем другие методы диагностики.
Наряду с применениями практического характера, ультразвук играет важную роль в научных исследованиях. Нельзя себе представить современную физику твёрдого тела без применения ультразвуковых и гиперзвуковых методов, без понятия о фотонах, их поведении и взаимодействиях с различными полями и возбуждениями в твёрдом теле. В изучении жидкостей и газов широко используются методы молекулярной акустики; всё большую роль играют ультразвуковые методы в биологии.
Интерес к ультразвуку, к ультразвуковой технике всё возрастает, благодаря его проникновению в самые различные области человеческой деятельности.
Таким образом, тема курсовой работы определена следующим образом:
«Ультразвук – помощник человека».
Целями данной работы являются:
1. Проанализировать литературу по данной теме.
2. Обобщить собранные данные об ультразвуке, выделить наиболее современные и актуальные.
3. Рассмотреть  примеры применения ультразвука в жизнедеятельности человека.
Предметом является  ультразвук и его использование.
Объектом данной работы являются различные сферы жизнедеятельности человека.
Цель и предмет исследования потребовали решения следующих задач:
1.      Изучить литературу по теме: «Ультразвук».
2. Описать способы применения ультразвука.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Глава 1. Ультразвук и его свойства

 

1.1. Рождение ультразвука

 
В 1880 году французские физики, братья Пьер и Поль Кюри, заметили, что при сжатии и растяжении кристалла кварца с двух сторон на его гранях, перпендикулярных направлению сжатия, появляются электрические заряды. Это явление было названо пьезоэлектричеством (от греческого «пьезо» - «давлю»), а материалы с такими свойствами - пьезоэлектриками. Позже это явление объяснили анизотропией кристалла кварца - разные физические свойства вдоль разных граней.
Во время первой мировой войны французский исследователь Поль Ланжевен предложил использовать пьезоэлектрический эффект для обнаружения подводных лодок. Если пьезоэлектрик встречает на своем пути ультразвуковую волну от винта лодки, которая распространяется со скоростью 1460 км/с, то она сжимает его грани, и на них появляются электрические заряды. Сжимаясь и разжимаясь, кристалл как бы генерирует переменный электрический ток, который можно измерить чувствительными приборами. Если же к граням кристалла приложить переменное напряжение, он сам начнет колебаться, сжимаясь и разжимаясь с частотой переменного напряжения. Эти колебания кристалла передаются среде, граничащей с кристаллом (воздуху, воде, твердому телу). Так возникает ультразвуковая волна.
Ланжевен попробовал зарядить грани кварцевого кристалла электричеством от генератора переменного тока высокой частоты. При этом он заметил, что кристалл колеблется в такт изменению напряжения.
Чтобы усилить эти колебания, ученый вложил между стальными листами -электродами не одну, а несколько пластинок и добился возникновения резонанса - резкого увеличения амплитуды колебаний. Эти исследования Ланжевена позволили создавать ультразвуковые излучатели различной частоты

1.2. Ультразвук и его свойства

 
Ультразвук – упругие колебания и волны, частота которых превышает 15 – 20 кГц. Нижняя граница области ультразвуковых частот, отделяющая ее от области слышимого звука, определяется субъективными свойствами человеческого слуха и является условной, так как верхняя граница слухового восприятия у каждого человека своя. Верхняя граница ультразвуковых частот обусловлена физической природой упругих волн, которые могут распространяться лишь в материальной среде, т.е. при условии, что длина волны значительно больше длины свободного пробега молекул в газе или межатомных расстояний в жидкостях и твердых телах. В газах при нормальном давлении верхняя граница частот ультразвука составляет примерно 109 Гц, в жидкостях и твердых телах граничная частота достигает 1012-1013 Гц. В зависимости от длины волны и частоты ультразвук обладает различными специфическими особенностями излучения, приема, распространения и применения, поэтому область ультразвуковых частот подразделяют на три области:
?                  низкие ультразвуковые частоты (1,5?104 – 105 Гц);
?                  средние (105 – 107 Гц);
?                  высокие (107 – 109 Гц).
Упругие волны с частотами 109 – 1013 Гц принято называть гиперзвуком.
Ультразвуковые волны (неслышимый звук) по своей природе не отличаются от упругих волн слышимого диапазона. В газах и жидкостях распространяются только продольные волны, а в твердых телах – продольные и сдвиговые.
Распространение ультразвука подчиняется основным законам, общими для акустических волн любого диапазона частот.
К основным законам распространения относятся законы отражения звука и преломления звука на границах различных сред, дифракции звука и рассеяния звука при наличии препятствий и неоднородностей в среде и неровностей на границах, законы волноводного распространения в ограниченных участках среды.
Существенную роль при этом играет соотношение между длиной волны звука ? и геометрическим размером D – размером источника звука или препятствия на пути волны, размером неоднородностей среды. При D??? распространение звука вблизи препятствий происходит в основном по законам геометрической акустики (можно пользоваться законами отражения и преломления). Степень отклонения от геометрической картины распространения и необходимость учета дифракционных явлений определяются параметром , где r – расстояние от точки наблюдения до объекта, вызывающего дифракцию.
Скорость распространения ультразвуковых волн в неограниченной среде определяется характеристиками упругости и плотностью среды. В ограниченных средах на скорость распространения волн влияет наличие и характер границ, что приводит к частотной зависимости скорости (дисперсия скорости звука).
Уменьшение амплитуды и интенсивности ультразвуковой волны по мере ее распространения в заданном направлении, то есть затухание звука, вызывается, как и для волн любой частоты, расхождением фронта волны с удалением от источника, рассеянием и поглощением звука. На всех частотах как слышимого, так и неслышимых диапазонов имеет место так называемое «классическое» поглощение, вызванное сдвиговой вязкостью (внутренним трением) среды. Кроме того, существует дополнительное (релаксационное) поглощение, часто существенно превосходящее «классическое» поглощение.
При значительной интенсивности звуковых волн появляются нелинейные эффекты:
?                   нарушается принцип суперпозиции и возникает взаимодействие волн, приводящее к появлению тонов;
?                   изменяется форма волны, ее спектр обогащается высшими гармониками и соответственно растет поглощение;
?                   при достижении некоторого порогового значения интенсивности ультразвука в жидкости возникает кавитация.
Критерием применимости законов линейной акустики и возможности пренебрежения нелинейными эффектами является: М ?? 1, где М = v/c, v – колебательная скорость частиц в волне, с – скорость распространения волны.
По своей физической природе ультразвук представляет собой упругие волны и в этом он не отличается от звука. Частотная граница между звуковыми и ультразвуковыми волнами поэтому условна; она определяется субъективными свойствами человеческого слуха и соответствует усредненной верхней границе слышимого звука. Однако благодаря более высоким частотам и, следовательно, малым длинам волн имеет место ряд особенностей распространения ультразвука. Ультразвук в газах и, в частности, в воздухе распространяется с большим затуханием. Жидкости и твердые тела (в особенности монокристаллы) представляют собой, как правило, хорошие проводники ультразвука, затухание в которых значительно меньше. Так, например, в воде затухание ультразвука при прочих равных условиях приблизительно в 1000 раз меньше, чем в воздухе. Поэтому области использования УСЧ и УЗВЧ относятся почти исключительно к жидкостям и твёрдым телам, а в воздухе и газах применяют только УНЧ.
Ввиду малой длины волны ультразвука на характере его распространения сказывается молекулярная структура среды, поэтому, измеряя скорость ультразвука и коэффициент поглощения, можно судить о молекулярных свойствах вещества. Этими вопросами занимается молекулярная акустика.
Характерная особенность распространения ультразвука в газах и жидкостях — существование отчётливо выраженных областей дисперсии, сопровождающейся резким возрастанием его поглощения. Коэффициент поглощения ультразвука в ряде жидкостей существенно превосходит рассчитанный по классической теории и не обнаруживает предсказанного этой теорией увеличения, пропорционального квадрату частоты. Все эти эффекты находят объяснение в релаксационной теории, которая описывает распространение ультразвука в любых средах и является теоретической базой современной молекулярной акустики, а основной экспериментальный метод — измерение зависимости частоты и от внешних условий (температуры, давления и др.).
Совокупность уплотнений и разрежений, сопровождающая
распространение ультразвуковой волны, представляет собой своеобразную решётку, дифракцию световых волн на которой можно наблюдать в оптически прозрачных телах. Малая длина ультразвуковых волн является основой для того, чтобы рассматривать их распространение в ряде случаев методами геометрической акустики. Физически это приводит к лучевой картине распространения. Отсюда вытекают такие свойства ультразвука, как возможность геометрического отражения и преломления, а также фокусировки звука (рис. 1).
 

Рис. 1. Фокусировка ультразвукового пучка в воде плосковогнутой линзой из плексигласа (частота ультразвука 8 МГц)
 
Следующая важная особенность ультразвука — возможность получения большой интенсивности даже при сравнительно небольших амплитудах колебаний, так как при данной амплитуде плотность потока энергии пропорциональна квадрату частоты. Ультразвуковые волны большой интенсивности сопровождаются рядом эффектов, которые могут быть описаны лишь законами нелинейной акустики. Так, распространению ультразвуковых волн в газах и в жидкостях сопутствует движение среды, которое называют акустическим течением (рис. 2). Скорость акустического течения зависит от вязкости среды, интенсивности ультразвука и его частоты.
 

Рис. 2. Акустическое течение, возникающее при распространении ультразвука частотой 5 МГц в бензоле
 
К числу важных нелинейных явлений, возникающих при распространении интенсивного ультразвука в жидкостях, относится акустическая кавитация — рост в ультразвуковом поле пузырьков из имеющихся субмикроскопических зародышей газа или пара в жидкостях до размеров в доли миллиметра, которые начинают пульсировать с частотой ультразвука и захлопываются в положительной фазе давления. При захлопывании пузырьков газа возникают большие локальные давления порядка тысяч атмосфер, образуются сферические ударные волны. Возле пульсирующих пузырьков образуются акустические микропотоки. Явления в кавитационном поле приводят к ряду как полезных (получение эмульсий, очистка загрязнённых деталей и др.), так и вредных (эрозия излучателей) явлений.
Частоты ультразвука, при которых используется ультразвуковая кавитация в технологических целях, лежат в области УНЧ. Интенсивность, соответствующая порогу кавитации, зависит от рода жидкости, частоты
 

 
Рис. 3. Фонтан жидкости, образующийся при падении ультразвукового пучка изнутри жидкости на её поверхность (частота ультразвука 1,5 МГц, интенсивность
15 Вт/см)
 
звука, температуры и других факторов. В воде на частоте 20 кГц она составляет около 0,3 Вт/см. На частотах диапазона УСЧ в ультразвуковом поле с интенсивностью от нескольких Вт/см может возникнуть фонтанирование жидкости (рис. 3) и распыление её с образованием весьма мелкодисперсного тумана.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Глава 2. Применение ультразвука

2.1. Ультразвуковая очистка

Качество ультразвуковой очистки несравнимо с другими способами. Например, при полоскании деталей на их поверхности остается до 80% загрязнений, при вибрационной очистке – около 55%, при ручной – около 20%, а при ультразвуковой – не более 0,5%. Кроме того, детали, имеющие сложную форму, труднодоступные места, хорошо можно очистить только с помощью ультразвука. Особое преимущество ультразвуковой очистки заключается в ее высокой производительности при малой затрате физического труда, возможности замены огнеопасных или дорогостоящих органических растворителей безопасными и дешевыми водными растворами щелочей, жидким фреоном и др.
Ультразвуковая очистка – сложный процесс, сочетающий местную кавитацию с действием больших ускорений в очищающей жидкости, что приводит к разрушению загрязнений. Если загрязненную деталь поместить в жидкость и облучить ультразвуком, то под действием ударной волны
кавитационных пузырьков поверхность детали очищается от грязи. Серьезной проблемой является борьба с загрязнением воздуха пылью, дымом, копотью, окислами металлов и т.д. Ультразвуковой метод очистки газа и воздуха может применяться в существующих газоотводах независимо от температуры и влажности среды. Если поместить ультразвуковой излучатель в пылеосадочную камеру, то эффективность ее действия возрастает в сотни раз. В чем сущность ультразвуковой очистки воздуха? Пылинки, которые беспорядочно движутся в воздухе, под действием ультразвуковых колебаний чаще и сильнее ударяются друг о друга. При этом они сливаются и размер их увеличивается. Процесс укрупнения частиц называется коагуляцией. Улавливаются укрупненные и утяжеленные частицы специальными фильтрами.

2. 2. Механическая обработка сверхтвердых и хрупких материалов                        

Если между рабочей поверхностью ультразвукового инструмента и обрабатываемой деталью ввести абразивный материал, то при работе излучателя частицы абразива будут воздействовать на поверхность детали. Материал разрушается и удаляется при обработке под действием большого числа направленных микроударов (рис. 4).
                             

 
Рис.4. Ультразвуковая обработка материалов
                                              1 – ультразвуковой инструмент;
2 – абразивные зерна;
3 – обрабатываемая деталь.
 
Кинематика ультразвуковой обработки складывается из главного движения – резания, т.е. продольных колебаний инструмента и вспомогательного движения – движения подачи. Продольные колебания являются источником энергии абразивных зерен, которые и производят разрушение обрабатываемого материала. Вспомогательное движение – движение подачи – может быть продольным, поперечным и круговым.
Ультразвуковая обработка обеспечивает большую точность зависимости от зернистости абразива. Применяя инструменты различной формы можно выполнять не только отверстия, но и сложные вырезы. Кроме того, можно вырезать криволинейные оси, изготавливать матрицы, шлифовать, гравировать и даже сверлить алмаз. Материалы, используемые  в качестве абразива – алмаз, корунд, кремень, кварцевый песок.

 

2. 3. Применение ультразвука в сельском хозяйстве

Ультразвуковая обработка зерна и семян перед посадкой интенсифицирует процесс прорастания, повышает урожайность различных культур в среднем на 20–40% . Так, обработанные ультразвуком зерна ячменя дают всходы на 2–3 дня раньше, чем контрольные посадки, длина колоса и количество зерен в нем увеличиваются на 30%, количество стеблей от одного зерна также увеличивается на 25–30%. Механизм ультразвукового воздействия на зерна и семена до конца не исследован. Ясно только, что ультразвук способен стимулировать жизненные силы, заложенные природой в каждую сельскохозяйственную культуру. Экспериментальные исследования позволили установить, что ультразвуковое воздействие в большей или меньшей степени, но всегда положительно влияет на процесс прорастания зерен и семян и увеличивает урожайность. Максимальное повышение урожайности отмечено у дынь – на 46%. Обработка семян огурцов перед посадкой приводит к тому, что междоузлия на взрослом растении (места образования плодов) формируются в полтора раза чаще, получаемые плоды отличаются от контрольных вкусом. Обработка семян томатов ультразвуком позволила установить, что после посадки кусты разрослись сильнее, плодов образовалось больше, созрели они быстрее, чем контрольные. Анализ состава плодов показал, что обработанные ультразвуком томаты имели большее количество витаминов, чем контрольные. Хорошие результаты были получены при обработке ультразвуком семян капусты, моркови, свеклы, лука. При обработке семян ультразвуком в них можно вносить необходимые микроэлементы, уничтожать возбудителей болезней и вредителей, активизировать ферменты. Так, например, ультразвуковая обработка семян редиса в растворе органических удобрений повышает урожайность на менее чем в 2 раза. При ультразвуковой обработке зерна и семян необходимо учитывать следующее. Обработка семян и зерен может осуществляться в воде или в водном растворе микроэлементов и удобрений. Обычно в качестве такого раствора используется водный раствор марганцовокислого калия. Признаком достаточной обработки может служить изменение цвета водного раствора марганцовокислого калия с розового до светло-желтого. При обработке семян в маленьких стеклянных объемах (менее 200 мл) время обработки должно быть уменьшено до 3 мин. При обработке зерна в больших объемах (например, в трехлитровых банках) допускается обрабатывать до 1 кг зерна, обеспечивая его перемешивание. В этом случае время обработки составляет 20 мин и перемешивание зерна осуществляется через каждые 1–2 мин. С помощью фитомиксера можно приготовить растворы и экстракты удобрений, в том числе экстракты дезинфицирующих веществ
 

2. 4. Ультразвуковая сварка

Из существующих методов ни один не подходит для сварки разнородных металлов или если к толстым деталям нужно приварить тонкие пластины. В этом случае ультразвуковая сварка незаменима. Ее иногда называют холодной, потому что детали соединяются в холодном состоянии. Окончательного представления о механизме образования соединений при ультразвуковой сварке нет. В процессе сварки после ввода ультразвуковых колебаний между свариваемыми пластинами образуется слой высокопластичного металла, при этом пластины очень легко поворачиваются вокруг вертикальной оси на любой угол. Но как только ультразвуковое излучение прекращают, происходит мгновенное «схватывание» пластин.
Ультразвуковая сварка происходит при температуре значительно меньшей температуры плавления, поэтому соединение деталей происходит в твердом состоянии. С помощью ультразвука можно сваривать многие металлы и сплавы (медь, молибден, тантал, титан, многие стали). Наилучшие результаты получаются при сварке тонколистовых разнородных металлов и приварке к толстым деталям тонких листов. При ультразвуковой сварке минимально изменяются свойства металла в зоне сварки. Требования к качеству подготовки поверхности значительно ниже, чем при других методах сварки. Ультразвуковой сварке хорошо поддаются и неметаллические материалы (пластмасса, полимеры).
 

2. 5. Очистка сточных вод

Сточные воды многих пищевых производств содержат вещества, которые могут быть использованы в качестве корма для сельскохозяйственных животных. Применение ультразвука в ряде случаев существенно облегчает выделение этих веществ. После обработки ультразвуком, например, из сточных вод рыбоперерабатывающих комбинатов, удастся извлечь значительное количество кормового белка и жира, что не только позволяет получить цепные кормовые вещества, но и ускорить дальнейшую очистку сточных вод.
Стимуляция сообществ микроорганизмов ультразвуком низкой интенсивности в бассейнах биологической очистки интенсифицирует их обмен веществ, увеличивает скорость биосинтеза биологически активных соединений, ускоряет адаптацию клеток к новым условиям. Так, стимуляция ультразвуком клеток плесени As-pergilus niger, играющих важную роль в процессе очистки воды, и полтора раза ускоряет их развитие, увеличивает скорость утилизации веществ в сточных водах, например, рыбоперерабатывающих комбинатов. Развивающаяся в бассейнах плесень выделяет мощные ферменты - целлюлозу и целлобиазу, разрушающие клетчатку. Выделяющаяся при этом глюкоза полностью используется клетками плесени, пре-вращающими ее в углекислый газ и воду. Параллельно усиливается превращение сероводорода и серы в безвредные сульфаты. В процессе жизнедеятельности клетками плесени Aspergilus niger выделяются лимонная кислота и некоторые другие органические кислоты, создающие неблагоприятную для развития бактериальных клеток среду. Усиливается и выработка антибиотиков, которые вместе с органическими кислотами быстро снижают в сточной воде количество бактерий, в том числе болезнетворных. Клетки той же плесени после обработки ультразвуком активно концентрируют и себе соединения тяжелых металлов.
 

2. 6. Ультразвуковая пайка и лужение

В промышленности все большее значение приобретает ультразвуковая пайка и лужение алюминия, нержавеющей стали и других материалов. Трудность пайки алюминия состоит в том, что его поверхность всегда покрыта тугоплавкой пленкой окиси алюминия, которая образуется практически мгновенно при соприкосновении металла с кислородом воздуха. Эта пленка препятствует соприкосновению расплавленного припоя с поверхностью алюминия.
В настоящее время одним из эффективных методов пайки алюминия является ультразвуковой, пайка с применением ультразвука производится без флюса. Введение механических колебаний  ультразвуковой частоты в расплавленный припой в процессе пайки способствует механическому разрушению окисной пленки и облегчает смачивание припоем поверхности.
Принцип ультразвуковой пайки алюминия заключается в следующем. Между паяльником  и деталью создается слой жидкого расплавленного припоя. Под действием ультразвуковых колебаний в припое возникает кавитация, разрушающая оксидную пленку. Перед пайкой  детали нагревают до температуры, превышающей температуру плавления припоя. Большим преимуществом метода является то, что его можно с успехом применять для пайки керамики и стекла.
 
 

2. 7. Ускорение производственных процессов с помощью ультразвука                           

Применение ультразвука позволяет значительно ускорить смешивание
различных жидкостей и получить устойчивые эмульсии (даже таких как вода и ртуть).
Воздействуя ультразвуковыми колебаниями большой интенсивности на жидкости, можно получать тонкодисперсные аэрозоли высокой плотности.
Сравнительно недавно начали применять ультразвук для пропитки
электротехнических намоточных изделий.
Применение ультразвука позволяет сократить время пропитки в 3?5 раз и заменить 2-3 кратную пропитку одноразовой.
Под действием ультразвука значительно ускоряется процесс гальванического осаждения металлов и сплавов. Если в расплавленный металл вводить ультразвуковые колебания, заметно измельчается зерно, уменьшается пористость.
Ультразвук применяется при обработке металлов и сплавов в твердом
состоянии, что приводит к «разрыхлению» структуры и к искусственному их
старению.
Ультразвук при прессовании металлических порошков обеспечивает получение прессованных изделий более высокой плотности и стабильности размеров.

 

2. 8. Ультразвуковая дефектоскопия 

Ультразвуковая дефектоскопия – один из методов неразрушающего контроля.
Свойство ультразвука распространяться в однородной среде направленно и без существенных затуханий, а на границе раздела двух сред (например, металл – воздух) почти полностью отражаться позволило применить ультразвуковые колебания для выявления дефектов (раковины, трещины, расслоения и т.п.) в металлических деталях без их разрушении.
При помощи ультразвука можно проверять детали больших размеров, так как глубина проникновения ультразвука в металле достигает 8 - 10 м. Кроме того, ультразвуком можно обнаружить очень мелкие дефекты (до 10-6 мм).
Ультразвуковые дефектоскопы позволяют выявлять не только образовавшиеся дефекты, но и определять момент повышенной усталости металла.
Существует несколько методов ультразвуковой дефектоскопии, основными из которых являются теневой, импульсный, резонансный метод структурного анализа, ультразвуковой визуализации.
Теневой метод основан на ослаблении проходящих ультразвуковых волн при наличии внутри детали дефектов, создающих ультразвуковую тень. При этом методе используется два преобразователя. Один из них излучает ультразвуковые колебания, другой принимает их (рис. 5).
 

Рис. 5. Теневой метод ультразвуковой дефектоскопии
 
Теневой метод малочувствителен, дефект можно обнаружить
если вызываемое им изменение сигнала составляет не менее 15 - 20%.
Существенный недостаток теневого метода в том, что он не позволяет определить на какой глубине находится дефект.
         Импульсный метод ультразвуковой дефектоскопии основан на явлении отражения ультразвуковых волн. Принцип действия импульсного дефектоскопа показан на рис. 6.
 

 
Рис. 6. Импульсный метод ультразвуковой дефектоскопии
 
 
Высокочастотный генератор вырабатывает кратковременные импульсы. Посланный излучателем импульс, отразившись, возвращается обратно к преобразователю, который в это время работает на прием. С преобразователя сигнал поступает на усилитель, а затем на отклоняющие пластины электроннолучевой трубки. Для получения на экране трубки изображения зондирующих и отраженных импульсов предусмотрен генератор развертки. Работой высокочастотного генератора управляет синхронизатор, который с определенной частотой формирует высокочастотные импульсы. Частота посылки импульсов может изменяться с таким расчетом, чтобы отраженный импульс приходил к преобразователю раньше посылки следующего импульса.
Импульсный метод позволяет исследовать изделия при одностороннем доступе к ним. Метод обладает повышенной чувствительностью, отражение даже 1% ультразвуковой энергии будет замечено. Преимущество импульсного метода состоит еще и в том, что он позволяет определить на какой глубине находится дефект.
 

2. 9. Ультразвук в радиоэлектронике

В радиоэлектронике часто возникает необходимость задержать один электрический сигнал относительно другого. Удачное решение нашли ученые, предложив ультразвуковые линии задержки . Действие их основано на преобразовании электрических импульсов в импульсы ультразвуковых механических колебаний, скорость распространения которых значительно меньше скорости распространения электромагнитных колебаний.  После обратного преобразования механических колебаний в электрические импульс напряжения на выходе линии будет задержан относительно входного импульса.
Для преобразования электрических колебаний в механические и обратно используют магнитострикционные и пьезоэлектрические преобразователи. Соответственно этому линии задержки подразделяются на магнитострикционные и пьезоэлектрические.
Магнитострикционная линии задержки состоит из входного и выходного преобразователей, магнитов, звукопровода и поглотителей. Входной преобразователь состоит из катушки, по которой протекает ток входного
сигнала, участка звукопровода из магнитострикционного материала, в котором возникают механические колебания ультразвуковой частоты, и магнита, создающего постоянное подмагничивание зоны преобразования. Выходной преобразователь по устройству почти не отличается от входного.
Звукопровод представляет собой стержень из магнитострикционного материала, в котором возбуждаются ультразвуковые колебания, распространяющиеся со скоростью примерно 5000 м/с для задержки импульса, например, на 100 мкс длина звукопровода должна быть около 43 см. Магнит нужен для создания начальной магнитной индукции и подмагничивания зоны преобразования. Поглотители для уменьшения уровня паразитных отраженных сигналов располагаются на обоих концах звукопровода.
Принцип действия магнитострикционной линии задержки основан на изменении размеров ферромагнитных материалов под воздействием магнитного поля. Механическое возмущение, вызванное магнитным полем катушки входного преобразователя, передается по звокопроводу и, дойдя до катушки выходного преобразователя, наводит в ней электродвижущую силу.
Пьезоэлектрические линии задержки устроены следующим образом. На пути электрического сигнала ставят пьезоэлектрический преобразователь (пластинку кварца), который жестко соединен с металлическим стержнем (звукопроводом). Ко второму концу стержня прикреплен второй пьезоэлектрический преобразователь. Сигнал, подойдя к входному преобразователю, вызывает механические колебания ультразвуковой частоты, которые затем распространяются в звукопроводе. Достигнув второго преобразователя, ультразвуковые колебания вновь преобразуются в электрические. Но так как скорость распространения ультразвука в звукопроводе меньше скорости распространения электрического сигнала, сигнал, на пути которого был звукопровод, отстает от другого на величину, равную разности скорости распространения ультразвука и электромагнитных сигналов на определенном участке.
 

2. 10. Ультразвук в медицине

Применение ультразвука для активного воздействия на живой организм в медицине основывается на эффектах, возникающих в биологических тканях при прохождении через них ультразвуковых волн. Колебания частиц среды в волне вызывают своеобразный микромассаж тканей, поглощение ультразвука – локальное нагревание их. Одновременно под действием ультразвука происходят физико-химические превращения в биологических средах.
При умеренной интенсивности звука эти явления не вызывают необратимых повреждений, а лишь улучшают обмен веществ и, следовательно, способствуют жизнедеятельности организма. Эти явления находят применение в ультразвуковой терапии (интенсивность ультразвука до 1 Вт/ см). При больших интенсивностях сильное нагревание и кавитация вызывают разрушение тканей. Этот эффект находит применение в ультразвуковой хирургии. Для хирургических операций используют фокусированный ультразвук, который позволяет производить локальные разрушения в глубинных структурах, например мозга, без повреждения окружающих тканей (интенсивность ультразвука достигает сотен и даже тысяч Вт/ см).
В хирургии применяют также ультразвуковые инструменты, рабочий конец ко
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.