21-ci əsr radioelektronika, atom, kosmik tədqiqatlar və ultrasəs əsridir. Ultrasəs elmi bu gün nisbətən gəncdir. 19-cu əsrin sonunda rus fizioloqu P. N. Lebedev ilk tədqiqatlarını apardı. Bundan sonra bir çox görkəmli elm adamları ultrasəslə məşğul olmağa başladılar.
Ultrasəs nədir?
Ultrasəs mühitin hissəciklərinin yaratdığı yayılan dalğalı salınım hərəkətidir. Onun özünəməxsus xüsusiyyətləri var ki, o, səs diapazonunun səslərindən fərqlənir. Ultrasəs diapazonunda yönəldilmiş radiasiya əldə etmək nisbətən asandır. Bundan əlavə, o, yaxşı fokuslanır və bunun nəticəsində salınan salınımların intensivliyi artır. Bərk cisimlərdə, mayelərdə və qazlarda yayılarkən, ultrasəs texnologiya və elmin bir çox sahələrində praktik tətbiq tapmış maraqlı hadisələrə səbəb olur. Ultrasəs budur ki, bu gün həyatın müxtəlif sahələrində rolu çox böyükdür.
Ultrasəsin elm və praktikada rolu
Son illərdə ultrasəs elmi tədqiqatlarda oynamağa başladıgetdikcə daha mühüm rol oynayır. Akustik axınlar və ultrasəs kavitasiyası sahəsində eksperimental və nəzəri tədqiqatlar uğurla həyata keçirildi ki, bu da alimlərə maye fazada ultrasəsə məruz qaldıqda baş verən texnoloji prosesləri inkişaf etdirməyə imkan verdi. Fizika kimi bilik sahəsində müxtəlif hadisələri öyrənmək üçün güclü bir üsuldur. Ultrasəs, məsələn, yarımkeçiricilər və bərk cisimlər fizikasında istifadə olunur. Bu gün kimyanın "ultrasəs kimyası" adlanan ayrıca bir sahəsi formalaşır. Onun tətbiqi bir çox kimyəvi-texnoloji prosesləri sürətləndirməyə imkan verir. Molekulyar akustika da yarandı - səs dalğalarının maddə ilə molekulyar qarşılıqlı təsirini öyrənən akustikanın yeni bir sahəsi. Ultrasəsin yeni tətbiq sahələri meydana çıxdı: holoqrafiya, introskopiya, akustoelektronika, ultrasəs faza ölçülməsi, kvant akustika.
Bu sahədə eksperimental və nəzəri işlərlə yanaşı, bu gün xeyli praktiki işlər görülüb. Xüsusi və universal ultrasəs maşınları, artan statik təzyiq altında işləyən qurğular və s. işlənib hazırlanmışdır. İstehsalat xətlərinə daxil olan avtomatik ultrasəs qurğuları istehsala tətbiq edilmişdir ki, bu da əmək məhsuldarlığını əhəmiyyətli dərəcədə artıra bilər.
Ultrasəs haqqında ətraflı
Gəlin ultrasəsin nə olduğu haqqında daha çox danışaq. Artıq dedik ki, bunlar elastik dalğalar və rəqslərdir. Ultrasəsin tezliyi 15-20 kHz-dən çoxdur. Eşitməmizin subyektiv xüsusiyyətləri ultrasəs tezliklərinin aşağı həddini müəyyən edironu eşidilən səsin tezliyindən ayırır. Buna görə də bu sərhəd şərtlidir və hər birimiz ultrasəsin nə olduğunu fərqli şəkildə müəyyənləşdiririk. Üst həddi elastik dalğalar, onların fiziki təbiəti ilə göstərilir. Onlar yalnız maddi mühitdə yayılır, yəni dalğa uzunluğu qazda mövcud olan molekulların orta sərbəst yolundan və ya bərk və mayelərdə atomlararası məsafədən əhəmiyyətli dərəcədə böyük olmalıdır. Qazlarda normal təzyiqdə ultrasəs tezliklərinin yuxarı həddi 109 Hz, bərk və mayelərdə isə 1012-10 13 Hz.
Ultrasəs mənbələri
Ultrasəs təbiətdə həm bir çox təbii səslərin (şəlalə, külək, yağış, sörflə yuvarlanan çınqıllar, həm də tufanla müşayiət olunan səslərdə və s.) tərkib hissəsi kimi, həm də təbii səslərin tərkib hissəsi kimi rast gəlinir. heyvanlar aləmi. Bəzi heyvan növləri ondan kosmosda oriyentasiya, maneələrin aşkarlanması üçün istifadə edirlər. Delfinlərin təbiətdə ultrasəsdən istifadə etdiyi də məlumdur (əsasən 80-dən 100 kHz-ə qədər tezliklər). Bu halda, onların yaydığı yer siqnallarının gücü çox böyük ola bilər. Delfinlərin bir kilometrə qədər məsafədə balıq sürülərini aşkarlaya bildiyi məlumdur.
Ultrasəsin emitentləri (mənbələri) 2 böyük qrupa bölünür. Birincisi, sabit bir axın yolunda quraşdırılmış maneələrin olması səbəbindən salınımların həyəcanlandığı generatorlardır - maye və ya qaz axını. Ultrasəs mənbələrinin birləşdirilə biləcəyi ikinci qrupcərəyan və ya elektrik gərginliyində verilmiş dalğalanmaları ətraf mühitə akustik dalğalar yayan bərk cismin yaratdığı mexaniki vibrasiyaya çevirən elektroakustik çeviricilər.
Ultrasəs qəbulediciləri
Orta və aşağı tezliklərdə ultrasəs qəbulediciləri ən çox piezoelektrik tipli elektroakustik çeviricilərdir. Onlar səs təzyiqinin zamandan asılılığı kimi təqdim olunan qəbul edilmiş akustik siqnalın formasını təkrarlaya bilirlər. Cihazlar nəzərdə tutulduqları tətbiq şərtlərindən asılı olaraq genişzolaqlı və ya rezonanslı ola bilər. Zamanla orta səs sahəsinin xüsusiyyətlərini əldə etmək üçün istilik qəbulediciləri istifadə olunur. Onlar səs uducu maddə ilə örtülmüş termistorlar və ya termocütlərdir. Səs təzyiqi və intensivliyi, həmçinin ultrasəs vasitəsilə işığın difraksiyası kimi optik üsullarla təxmin edilə bilər.
Ultrasəs harada istifadə olunur?
Ultrasəsin müxtəlif xüsusiyyətlərindən istifadə etməklə yanaşı, onun tətbiqinin bir çox sahələri var. Bu əraziləri təxminən üç sahəyə bölmək olar. Bunlardan birincisi ultrasəs dalğaları vasitəsilə müxtəlif məlumatların alınması ilə bağlıdır. İkinci istiqamət onun maddəyə aktiv təsiridir. Üçüncüsü isə siqnalların ötürülməsi və emalı ilə bağlıdır. Hər bir halda müəyyən tezlik diapazonunda ABŞ istifadə olunur. Biz onun öz yolunu tapdığı çoxsaylı sahələrdən yalnız bir neçəsini əhatə edəcəyik.
Ultrasəs təmizləmə
Bu təmizləmənin keyfiyyəti digər üsullarla müqayisə oluna bilməz. Hissələri yuyarkən, məsələn, çirkləndiricilərin 80% -ə qədəri onların səthində qalır, təxminən 55% - vibrasiya ilə təmizlənir, təxminən 20% - əl ilə təmizlənir və ultrasəs ilə təmizlənirsə, çirkləndiricilərin 0,5% -dən çoxu qalmır. Mürəkkəb formaya malik olan detallar yalnız ultrasəsin köməyi ilə yaxşı təmizlənə bilər. Onun istifadəsinin mühüm üstünlüyü yüksək məhsuldarlıq, eləcə də fiziki əməyin aşağı xərcləridir. Bundan əlavə, siz bahalı və tez alışan üzvi həllediciləri ucuz və təhlükəsiz sulu məhlullarla əvəz edə, maye freon və s. istifadə edə bilərsiniz.
Ciddi problem havanın his, tüstü, toz, metal oksidləri və s. ilə çirklənməsidir. Siz ətraf mühitin rütubətindən və temperaturundan asılı olmayaraq qaz çıxışlarında havanın və qazın ultrasəs üsulu ilə təmizlənməsindən istifadə edə bilərsiniz. Əgər ultrasəs emitenti toz çökdürmə kamerasına yerləşdirilərsə, onun effektivliyi yüzlərlə dəfə artacaq. Belə təmizlənmənin mahiyyəti nədir? Havada təsadüfi hərəkət edən toz hissəcikləri ultrasəs titrəyişlərinin təsiri altında bir-birinə daha güclü və daha tez-tez dəyir. Eyni zamanda, birləşdikləri üçün ölçüləri artır. Koaqulyasiya hissəciklərin böyüməsi prosesidir. Xüsusi filtrlər onların ağırlıqlı və böyüdülmüş klasterlərini tutur.
Kövrək və çox sərt materialların emal edilməsi
İş parçası ilə alətin işçi səthi arasına ultrasəs, aşındırıcı materialdan istifadə edərək daxil olsanız, əməliyyat zamanı aşındırıcı hissəcikləremitent bu hissənin səthinə təsir edəcəkdir. Bu vəziyyətdə, material məhv edilir və çıxarılır, müxtəlif istiqamətləndirilmiş mikro təsirlərin təsiri altında emala məruz qalır. Emal kinematikası əsas hərəkətdən - kəsmə, yəni alət tərəfindən edilən uzununa vibrasiyalardan və köməkçi - maşının yerinə yetirdiyi qidalanma hərəkətindən ibarətdir.
Ultrasəs müxtəlif işlər görə bilər. Aşındırıcı taxıllar üçün enerji mənbəyi uzununa vibrasiyadır. İşlənmiş materialı məhv edirlər. Yem hərəkəti (köməkçi) dairəvi, eninə və uzununa ola bilər. Ultrasonik emal daha dəqiqdir. Aşındırıcının taxıl ölçüsündən asılı olaraq, 50 ilə 1 mikron arasında dəyişir. Müxtəlif formalı alətlərdən istifadə edərək, yalnız deşiklər deyil, həm də mürəkkəb kəsiklər, əyri b altalar, həkk etmək, üyütmək, matrislər hazırlamaq və hətta bir almaz qazmaq olar. Aşındırıcı kimi istifadə olunan materiallar - korund, almaz, kvars qumu, çaxmaq daşı.
Radioelektronikada ultrasəs
Texnologiyada ultrasəs tez-tez radioelektronika sahəsində istifadə olunur. Bu sahədə tez-tez bir elektrik siqnalını digərinə nisbətən gecikdirmək lazım olur. Alimlər ultrasəs gecikdirmə xətlərinin (qısaca LZ) istifadəsini təklif edərək yaxşı həll yolu tapdılar. Onların hərəkəti elektrik impulslarının ultrasəs mexaniki vibrasiyaya çevrilməsinə əsaslanır. Bu necə baş verir? Fakt budur ki, ultrasəsin sürəti elektromaqnit salınımları ilə inkişaf etdiriləndən xeyli azdır. Nəbzelektrik mexaniki vibrasiyaya tərs çevrildikdən sonra gərginlik giriş impulsuna nisbətən xəttin çıxışında gecikəcək.
Piezoelektrik və maqnitostriktiv çeviricilər elektrik vibrasiyalarını mexaniki və əksinə çevirmək üçün istifadə olunur. LZ, müvafiq olaraq, pyezoelektrik və maqnitostriktivə bölünür.
Tibbdə ultrasəs
Canlı orqanizmlərə təsir etmək üçün müxtəlif növ ultrasəs istifadə olunur. Tibbi praktikada onun istifadəsi indi çox populyardır. O, bioloji toxumalardan ultrasəs keçdikdə baş verən təsirlərə əsaslanır. Dalğalar mühitin hissəciklərində dalğalanmalara səbəb olur ki, bu da bir növ toxuma mikromasajını yaradır. Və ultrasəsin udulması onların yerli istiləşməsinə səbəb olur. Eyni zamanda bioloji mühitlərdə müəyyən fiziki-kimyəvi transformasiyalar baş verir. Bu hadisələr orta səs intensivliyi vəziyyətində geri dönməz zərər vermir. Onlar yalnız maddələr mübadiləsini yaxşılaşdırır və buna görə də onlara məruz qalan bədənin həyati fəaliyyətinə kömək edirlər. Bu cür hadisələr ultrasəs terapiyasında istifadə olunur.
Cərrahiyyədə ultrasəs
Kavitasiya və yüksək intensivlikdə güclü qızdırma toxumaların məhvinə səbəb olur. Bu təsir günümüzdə cərrahiyyədə istifadə olunur. Fokuslanmış ultrasəs cərrahi əməliyyatlar üçün istifadə olunur ki, bu da ətrafdakılara zərər vermədən ən dərin strukturlarda (məsələn, beyin) yerli məhv etməyə imkan verir. Ultrasəs cərrahiyyədə də istifadə olunurişçi ucunun fayl, neşter, iynə kimi göründüyü alətlər. Onlara tətbiq edilən vibrasiya bu alətlərə yeni keyfiyyətlər verir. Tələb olunan qüvvə əhəmiyyətli dərəcədə azalır, buna görə də əməliyyatın travmatizmi azalır. Bundan əlavə, analjezik və hemostatik təsir göstərir. Ultrasəsdən istifadə edən küt alətlə zərbə bədəndə əmələ gələn müəyyən növ neoplazmaları məhv etmək üçün istifadə olunur.
Bioloji toxumalara təsir mikroorqanizmləri məhv etmək üçün həyata keçirilir və dərman vasitələrinin və tibbi alətlərin sterilizasiyası proseslərində istifadə olunur.
Daxili orqanların tədqiqi
Əsasən qarın boşluğunun öyrənilməsindən söhbət gedir. Bu məqsədlə xüsusi bir cihaz istifadə olunur. Ultrasəs müxtəlif toxuma və anatomik anomaliyaları tapmaq və tanımaq üçün istifadə edilə bilər. Problem çox vaxt belə olur: bədxassəli şişdən şübhələnir və onu xoş və ya yoluxucu lezyondan ayırmaq lazımdır.
Ultrasəs qaraciyərin müayinəsində və öd yollarının tıxanıqlıqlarının və xəstəliklərinin aşkarlanması, həmçinin orada daşların və digər patologiyaların aşkar edilməsi üçün öd kisəsinin müayinəsini əhatə edən digər işlərdə faydalıdır. Bundan əlavə, siroz və digər diffuz xoşxassəli qaraciyər xəstəlikləri üçün testdən istifadə edilə bilər.
Ginekologiya sahəsində əsasən yumurtalıq və uşaqlıq yolunun analizində ultrasəs müayinəsindən istifadə uzun müddətdirxüsusilə uğurla həyata keçirildiyi əsas istiqamətdir. Çox vaxt burada yaxşı və bədxassəli birləşmələrin fərqləndirilməsi də lazımdır, bu, adətən ən yaxşı kontrast və məkan həllini tələb edir. Oxşar nəticələr bir çox digər daxili orqanların tədqiqində faydalı ola bilər.
Stomatologiyada ultrasəsin istifadəsi
Ultrasəs diş daşlarını çıxarmaq üçün istifadə edildiyi stomatologiyada da öz yolunu tapdı. Bu, lövhə və daşı tez, qansız və ağrısız şəkildə çıxarmağa imkan verir. Eyni zamanda, ağız boşluğunun selikli qişası zədələnmir, boşluğun "cibləri" dezinfeksiya edilir. Xəstə ağrı əvəzinə istilik hissi yaşayır.
