سونوگرافی چیست. چکیده: سونوگرافی و کاربرد آن. روندهای جدید در تشخیص اولتراسوند

سونوگرافی – امواج الاستیک با فرکانس از 20 کیلوهرتزتا 1 گیگاهرتز. سونوگرافی (US) به سه محدوده تقسیم می شود: سونوگرافی با فرکانس پایین

(تا 10 5 هرتز، فرکانس های متوسط ​​اولتراسونیک (10 5 - 10 7) هرتز، فرکانس های بالا اولتراسونیک (10 7 - 10 9) هرتز. هر یک از این محدوده ها با ویژگی های خاص خود در تولید، دریافت، توزیع و کاربرد مشخص می شود. طول موج اولتراسوند با فرکانس بالا در هوا (3.4 10 -5 - 3.4 10 -7) است. متر، که بسیار کوچکتر از طول موج امواج صوتی است. با توجه به طول موج های کوچک، امواج فراصوت، مانند نور، می توانند به شکل پرتوهایی با شدت بالا منتشر شوند.

اولتراسوند در گازها، و به ویژه در هوا، با تضعیف زیادی منتشر می شود. مایعات و جامدات (مخصوصاً تک بلورها) رسانای خوب اولتراسوند هستند، میرایی در آنها بسیار کمتر است. در هوا و گازها فقط از سونوگرافی با فرکانس پایین استفاده می شود که تضعیف آن کمتر است.

دستگاه های تولید سونوگرافی به دو گروه تقسیم می شوند: مکانیکی و الکترومکانیکی .

ساطع کننده های مکانیکی اولتراسونیک - هوا و مایع سوت می زند و آژیرها ، از نظر طراحی و عملکرد ساده هستند و به انرژی الکتریکی با فرکانس بالا نیاز ندارند. نقطه ضعف آنها طیف گسترده ای از فرکانس های منتشر شده و بی ثباتی فرکانس و دامنه است که اجازه استفاده از آنها را برای اهداف کنترل و اندازه گیری نمی دهد. آنها عمدتا در فناوری اولتراسونیک صنعتی و تا حدی به عنوان دستگاه های سیگنال استفاده می شوند.

ساطع کننده های اصلی اولتراسوند سیستم های الکترومکانیکی هستند که ارتعاشات الکتریکی را به ارتعاشات مکانیکی تبدیل می کنند که عمدتاً از دو پدیده استفاده می کنند: اثر پیزوالکتریک و مغناطیسی.

اثر پیزوالکتریک معکوس وقوع تغییر شکل در اثر میدان الکتریکی است. می توان آن را در یک صفحه کوارتز مخصوص برش خورده یا یک صفحه تیتانات باریم اجرا کرد. اگر چنین صفحه ای در یک میدان الکتریکی متناوب با فرکانس بالا قرار گیرد، نوسانات اجباری آن می تواند ایجاد شود. برای افزایش دامنه نوسانات و قدرت تابش شده به محیط، به عنوان یک قاعده، از نوسانات رزونانس عناصر پیزوالکتریک (صفحات) در فرکانس طبیعی آنها استفاده می شود. شدت محدود کننده تشعشعات مافوق صوت توسط خواص مقاومتی ماده تابشگر تعیین می شود. برای به دست آوردن شدت های بسیار بالای اولتراسوند، از فوکوس با پارابولوئید استفاده می شود.

انقباض مغناطیسی - این وقوع تغییر شکل در فرومغناطیس ها تحت تأثیر میدان مغناطیسی است. در یک میله فرومغناطیسی (نیکل، آهن و غیره) که در یک میدان مغناطیسی به سرعت در حال تغییر قرار می گیرد، نوسانات مکانیکی برانگیخته می شود که دامنه آن در حالت تشدید حداکثر است.

گیرنده های ایالات متحدهبه دلیل برگشت پذیری اثر پیزوالکتریک، از مبدل های پیزوالکتریک نیز برای دریافت اولتراسوند استفاده می شود. ارتعاشات التراسونیک که بر روی کوارتز اثر می کنند باعث ایجاد ارتعاشات الاستیک در آن می شود که در نتیجه بارهای الکتریکی در سطوح مخالف صفحه کوارتز ایجاد می شود که توسط ابزارهای اندازه گیری الکتریکی اندازه گیری می شود.

کاربرد سونوگرافی.اولتراسوند به طور گسترده ای در مهندسی استفاده می شود، به عنوان مثال، برای سیگنال دهی زیر آب جهت، تشخیص اجسام زیر آب و تعیین عمق (سونار، صداگیر اکو). اصل مکان یابی: یک پالس اولتراسونیک ارسال می شود و زمان ثبت می شود تیتا زمانی که پس از انعکاس از جسم برگردد، سپس فاصله Lبه موضوع با عبارت تعریف می شود:

L = Vt/2.

با توجه به اندازه گیری جذب اولتراسونیک، می توان جریان فرآیندهای تکنولوژیکی (کنترل ترکیب مایعات، غلظت گازها و غیره) را کنترل کرد. با استفاده از انعکاس امواج فراصوت در مرز رسانه های مختلف، با کمک دستگاه های اولتراسونیک، ابعاد محصولات (ضخامت سنج های اولتراسونیک) را اندازه گیری کنید، سطوح مایعات را در ظروف غیر قابل دسترس برای اندازه گیری مستقیم تعیین کنید. اولتراسوند در تشخیص عیب برای آزمایش های غیر مخرب محصولات ساخته شده از مواد سخت (راه آهن، ریخته گری بزرگ، کیفیت محصولات نورد و غیره) استفاده می شود. به طور جداگانه، لازم به ذکر است که با کمک اولتراسوند، دید صوتی انجام می شود: با تبدیل ارتعاشات اولتراسونیک به الکتریکی، و دومی به نور، می توان اجسام خاصی را در محیطی مات نسبت به نور مشاهده کرد (مثلاً اولتراسوند). از حفره شکمی، قلب، چشم و غیره). اولتراسوند برای تأثیرگذاری بر فرآیندهای مختلف (تبلور، انتشار، انتقال حرارت و جرم در متالورژی و غیره)، برای تأثیرگذاری بر اجسام بیولوژیکی، برای مطالعه خواص فیزیکی مواد (جذب، ساختار ماده و غیره) استفاده می شود. سونوگرافی به طور گسترده در پزشکی استفاده می شود: جراحی اولتراسوند، میکروماساژ بافت، تشخیص.

سوالات کنترلی:

1. چگونه می توان انتشار نوسانات را در یک محیط کشسان توضیح داد؟ موج الاستیک چیست؟

2- موج عرضی به چه چیزی می گویند؟ طولی؟ چه زمانی رخ می دهند؟

3. جبهه موج چیست؟ سطح موج؟

4- طول موج به چه چیزی گفته می شود؟ چه رابطه ای بین طول موج، سرعت و دوره وجود دارد؟

5. کدام موج سیر، هارمونیک، صفحه است، معادلات آنها چیست؟

6. تعداد موج، فاز و سرعت گروه چیست؟

7. معنای فیزیکی بردار Umov چیست؟

8. آیا انرژی همیشه با تداخل دو موج حفظ می شود؟

9. دو موج منسجم در حال انتشار به سمت یکدیگر

دیگری، در دامنه متفاوت است. آیا آنها یک موج ایستاده را تشکیل می دهند؟

10. موج ایستاده چه تفاوتی با موج مسافرتی دارد؟

11. فاصله دو گره همسایه یک موج ایستاده چقدر است؟ دو آنتی گره مجاور؟ آنتی گره و گره همسایه؟

12. امواج صوتی چیست؟ امواج صوتی در هوا طولی هستند یا عرضی؟

13. آیا صدا می تواند در خلاء حرکت کند؟

14. اثر داپلر چیست؟ اگر منبع نوسانات از آن دور شود، فرکانس نوسانات درک شده توسط گیرنده در حالت سکون چقدر خواهد بود؟

15. نحوه تعیین فرکانس صدای درک شده توسط گیرنده،

اگر منبع صدا و گیرنده در حال حرکت هستند؟

16. اثر داپلر دوگانه چیست؟

مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

سونوگرافی……………………………………………………………………….4

اولتراسوند به صورت امواج الاستیک…………………………………………………………………………………………

ویژگی های خاص سونوگرافی………………………………..5

منابع و گیرنده های سونوگرافی…………………………………………..7

قطره چکان های مکانیکی……………………………………………

مبدل های الکتروآکوستیک…………………………….9

گیرنده های اولتراسوند……………………………………………..11

استفاده از سونوگرافی…………………………………………………………………………………………………

تمیز کردن اولتراسونیک……………………………………………………………………………………………………………………………………

ماشینکاری فوق سخت و شکننده

مواد…………………………………………………………13

جوشکاری اولتراسونیک……………………………………………….14

لحیم کاری و قلع کاری اولتراسونیک…………………………………………………………………………

تسریع فرآیندهای تولید…………………………………….. ۱۵

تشخیص عیب اولتراسونیک………………………………………………………………………

اولتراسوند در الکترونیک رادیویی………………………………………………………………………

سونوگرافی در پزشکی………………………………………………..18

ادبیات………………………………………………………………………….19

قرن بیست و یکم قرن اتم، تسخیر فضا، الکترونیک رادیویی و اولتراسوند است. علم سونوگرافی نسبتاً جوان است. اولین کار آزمایشگاهی در مورد مطالعه اولتراسوند توسط فیزیکدان بزرگ روسی P. N. Lebedev در پایان قرن 19 انجام شد و سپس بسیاری از دانشمندان برجسته به سونوگرافی مشغول شدند.

اولتراسوند یک حرکت نوسانی موج مانند ذرات متوسط ​​است. سونوگرافی در مقایسه با صداهای محدوده قابل شنیدن دارای ویژگی هایی است. در محدوده اولتراسونیک، به دست آوردن تابش جهت دار نسبتا آسان است. به خوبی فوکوس می کند، در نتیجه شدت ارتعاشات اولتراسونیک افزایش می یابد. فراصوت هنگام انتشار در گازها، مایعات و جامدات پدیده های جالبی را ایجاد می کند که بسیاری از آنها در زمینه های مختلف علم و فناوری کاربرد عملی پیدا کرده اند.

در سال های اخیر، اولتراسوند نقش مهمی را در تحقیقات علمی بازی می کند. مطالعات تئوری و تجربی در زمینه کاویتاسیون اولتراسونیک و جریان‌های صوتی با موفقیت انجام شده است که امکان توسعه فرآیندهای فن‌آوری جدیدی را که تحت عمل فراصوت در فاز مایع اتفاق می‌افتد را ممکن می‌سازد. در حال حاضر، جهت جدیدی در شیمی در حال شکل گیری است - شیمی اولتراسونیک، که امکان تسریع بسیاری از فرآیندهای شیمیایی و تکنولوژیکی را فراهم می کند. تحقیقات علمی به ظهور بخش جدیدی از آکوستیک کمک کرد - آکوستیک مولکولی که برهمکنش مولکولی امواج صوتی با ماده را مطالعه می کند. حوزه های جدیدی از کاربرد اولتراسوند پدید آمده است: درون سنجی، هولوگرافی، آکوستیک کوانتومی، اندازه گیری فاز اولتراسونیک، آکوستوالکترونیک.

در کنار تحقیقات تئوری و تجربی در زمینه سونوگرافی کارهای عملی زیادی انجام شده است. ماشین آلات اولتراسونیک جهانی و ویژه، تاسیساتی که تحت فشار استاتیکی افزایش یافته کار می کنند، تاسیسات مکانیزه اولتراسونیک برای تمیز کردن قطعات، ژنراتورهای با فرکانس افزایش یافته و سیستم خنک کننده جدید، مبدل هایی با میدان توزیع یکنواخت توسعه یافته اند. تاسیسات اولتراسونیک اتوماتیک ایجاد و وارد تولید شده است که در خطوط تولید گنجانده شده است که باعث افزایش قابل توجه بهره وری نیروی کار می شود.

سونوگرافی.

اولتراسوند (ایالات متحده) - ارتعاشات و امواج الاستیک، فرکانس آنها بیش از 15 - 20 کیلوهرتز است. حد پایین ناحیه فرکانس اولتراسونیک، که آن را از ناحیه صدای قابل شنیدن جدا می کند، توسط ویژگی های ذهنی شنوایی انسان تعیین می شود و مشروط است، زیرا حد بالای ادراک شنوایی برای هر فرد متفاوت است. حد بالایی فرکانس های مافوق صوت به دلیل ماهیت فیزیکی امواج الاستیک است که فقط در یک محیط مادی می توانند منتشر شوند. به شرطی که طول موج بسیار بیشتر از میانگین مسیر آزاد مولکول ها در گاز یا فواصل بین اتمی در مایعات و جامدات باشد. در گازها در فشار معمولی، حد بالایی فرکانس های اولتراسونیک » 10 9 هرتز است؛ در مایعات و جامدات، فرکانس قطع به 10 12 - 10 13 هرتز می رسد. بسته به طول موج و فرکانس، سونوگرافی دارای ویژگی های خاص مختلفی از تابش، دریافت، انتشار و کاربرد است، بنابراین محدوده فرکانس های اولتراسوند به سه ناحیه تقسیم می شود:

· فرکانس های اولتراسونیک پایین (1.5×10 4 - 10 5 هرتز).

متوسط ​​(10 5 - 10 7 هرتز)؛

بالا (10 7 - 10 9 هرتز).

امواج الاستیک با فرکانس 10 9 - 10 13 هرتز معمولاً فراصوت نامیده می شوند.

سونوگرافی به عنوان امواج الاستیک.

امواج اولتراسونیک (صدای نامفهوم) از نظر ماهیت با امواج الاستیک در محدوده قابل شنیدن تفاوتی ندارند. فقط در گازها و مایعات منتشر می شود طولیامواج و در جامدات - طولی و برشیس

انتشار اولتراسوند از قوانین اساسی مشترک برای امواج صوتی با هر محدوده فرکانسی پیروی می کند. قوانین اساسی توزیع هستند قوانین بازتاب صدا و شکست صدا در مرزهای رسانه های مختلف، پراش صدا و پراکندگی صدادر صورت وجود موانع و ناهمگونی در محیط و بی نظمی در مرزها، قوانین انتشار موجبردر مناطق محدودی از محیط زیست نقش مهمی را نسبت بین طول موج صوت l و بعد هندسی D، یعنی اندازه منبع صدا یا مانع در مسیر موج و اندازه ناهمگونی های محیط بازی می کند. هنگامی که انتشار صدا D>>l در نزدیکی موانع عمدتاً طبق قوانین آکوستیک هندسی اتفاق می افتد (شما می توانید از قوانین بازتاب و شکست استفاده کنید). درجه انحراف از الگوی انتشار هندسی و نیاز به در نظر گرفتن پدیده های پراش توسط پارامتر تعیین می شود، جایی که r فاصله نقطه مشاهده تا جسم ایجاد کننده پراش است.

سرعت انتشار امواج مافوق صوت در یک محیط نامحدود با ویژگی های کشسانی و چگالی محیط تعیین می شود. در محیط های محدود، سرعت انتشار موج تحت تأثیر حضور و ماهیت مرزها قرار می گیرد که منجر به وابستگی فرکانسی سرعت (پراکندگی سرعت صوت) می شود. کاهش دامنه و شدت موج اولتراسونیک هنگام انتشار در یک جهت معین، یعنی تضعیف صدا، مانند امواج با هر فرکانس، ناشی از واگرایی جبهه موج با فاصله از منبع است. پراکندگی و جذب صدا در همه فرکانس‌ها، هم در محدوده‌های شنیدنی و هم غیرقابل شنیدن، جذب به اصطلاح «کلاسیک» رخ می‌دهد که ناشی از ویسکوزیته برشی (اصطکاک داخلی) محیط است. علاوه بر این، یک جذب اضافی (آرامش) وجود دارد که اغلب به طور قابل توجهی از جذب "کلاسیک" فراتر می رود.

با شدت قابل توجهی از امواج صوتی، اثرات غیر خطی ظاهر می شود:

اصل برهم نهی نقض می شود و برهمکنش امواج رخ می دهد که منجر به ظهور زنگ ها می شود.

· شکل موج تغییر می کند، طیف آن با هارمونیک های بالاتر غنی می شود و بر این اساس، جذب افزایش می یابد.

· هنگامی که مقدار آستانه مشخصی از شدت اولتراسونیک به دست می آید، حفره در مایع رخ می دهد (به زیر مراجعه کنید).

ملاک کاربردی بودن قوانین آکوستیک خطی و امکان نادیده گرفتن اثرات غیرخطی این است:<< 1, где М = v/c, v – колебательная скорость частиц в волне, с – скорость распространения волны.

پارامتر M "عدد ماخ" نامیده می شود.

ویژگی های خاص سونوگرافی

اگرچه ماهیت فیزیکی اولتراسوند و قوانین اساسی که انتشار آن را تعیین می کند مانند امواج صوتی با هر محدوده فرکانسی است، اما دارای تعدادی ویژگی خاص است. این ویژگی ها به دلیل فرکانس های نسبتاً بالای ایالات متحده است.

کوچکی طول موج تعیین می کند شخصیت اشعهانتشار امواج اولتراسونیک در نزدیکی امیتر، امواج به صورت پرتوهایی منتشر می شوند که اندازه عرضی آنها نزدیک به اندازه تابشگر باقی می ماند. هنگامی که چنین پرتویی (پرتو US) به موانع بزرگ برخورد می کند، دچار انعکاس و شکست می شود. هنگامی که پرتو به موانع کوچک برخورد می کند، یک موج پراکنده ایجاد می شود، که امکان تشخیص ناهمگونی های کوچک در محیط (از مرتبه دهم و صدم میلی متر) را فراهم می کند. انعکاس و پراکندگی اولتراسوند بر روی ناهمگنی های محیط، امکان تشکیل در محیط های مات نوری را فراهم می کند. تصاویر صوتیاشیاء با استفاده از سیستم های فوکوس صدا، مشابه نحوه انجام آن با پرتوهای نور.

فوکوس کردن اولتراسوند نه تنها به دست آوردن تصاویر صوتی (تصویربرداری صدا و سیستم های هولوگرافی آکوستیک) اجازه می دهد تمرکزانرژی صوتی با کمک سیستم های فوکوس اولتراسونیک، می توان از پیش تعیین شده شکل داد ویژگی های جهت دهیساطع کننده ها و مدیریت آنها.

تغییر دوره ای در ضریب شکست امواج نور، همراه با تغییر در چگالی در موج اولتراسونیک، باعث می شود پراش نور توسط اولتراسونددر فرکانس های ایالات متحده در محدوده مگاهرتز-گیگاهرتز مشاهده شده است. در این حالت می توان موج اولتراسونیک را به عنوان توری پراش در نظر گرفت.

مهمترین اثر غیرخطی در میدان اولتراسونیک است کاویتاسیون- ظهور توده‌ای از حباب‌های ضربانی پر از بخار، گاز یا مخلوط آنها در مایع. حرکت پیچیده حباب ها، فروپاشی آنها، ادغام شدن با یکدیگر و غیره. پالس های فشرده سازی (امواج میکرو شوک) و جریان های میکرو در مایع ایجاد می کند، باعث گرم شدن موضعی محیط و یونیزاسیون می شود. این اثرات روی ماده تأثیر می گذارد: تخریب مواد جامد در مایع رخ می دهد ( فرسایش حفره ای) اختلاط سیال اتفاق می افتد، فرآیندهای مختلف فیزیکی و شیمیایی شروع یا تسریع می شوند. با تغییر شرایط کاویتاسیون، می توان اثرات مختلف کاویتاسیون را تقویت یا تضعیف کرد، به عنوان مثال، با افزایش فرکانس سونوگرافی، نقش میکرو جریان ها افزایش می یابد و فرسایش حفره ای کاهش می یابد، با افزایش فشار در مایع، نقش میکرو ایمپکت افزایش می یابد. افزایش فرکانس منجر به افزایش شدت آستانه مربوط به شروع حفره می شود که به نوع مایع، محتوای گاز آن، دما و غیره بستگی دارد. برای آب در فشار اتمسفر، معمولاً 0.3-1.0 W/cm است. 2 . کاویتاسیون مجموعه پیچیده ای از پدیده ها است. امواج اولتراسونیک که به صورت مایع منتشر می شوند، مناطق متناوب فشار بالا و پایین را ایجاد می کنند و مناطقی با فشار زیاد و مناطق نادر ایجاد می کنند. در یک منطقه نادر، فشار هیدرواستاتیک به حدی کاهش می یابد که نیروهای وارد بر مولکول های مایع از نیروهای انسجام بین مولکولی بیشتر می شود. در نتیجه یک تغییر شدید در تعادل هیدرواستاتیک، مایع "شکسته" می شود و حباب های کوچک متعددی از گازها و بخارات را تشکیل می دهد. در لحظه بعد، زمانی که یک دوره فشار بالا در مایع شروع می شود، حباب هایی که زودتر تشکیل شده اند فرو می ریزند. فرآیند فروپاشی حباب با تشکیل امواج ضربه ای با فشار آنی موضعی بسیار بالا همراه است که به چند صد اتمسفر می رسد.

Stochnikov و گیرنده های سونوگرافی.

در طبیعت، ایالات متحده هم به عنوان جزء بسیاری از صداهای طبیعی (در سر و صدای باد، آبشار، باران، در سر و صدای سنگریزه های غلتیده شده توسط موج سواری دریا، در صداهای همراه با تخلیه رعد و برق و غیره) و در میان صداهای دنیای حیوانات برخی از حیوانات از امواج اولتراسونیک برای تشخیص موانع، جهت گیری در فضا استفاده می کنند.

فرستنده های اولتراسوند را می توان به دو گروه بزرگ تقسیم کرد. اولی شامل تابش‌کننده‌ها-مولدها می‌شود. نوسانات در آنها به دلیل وجود موانع در مسیر یک جریان ثابت - جت گاز یا مایع - هیجان زده می شود. گروه دوم امیترها مبدل های الکتروآکوستیک هستند. آنها نوسانات داده شده ولتاژ یا جریان الکتریکی را به ارتعاش مکانیکی جسم جامد تبدیل می کنند که امواج صوتی را به محیط تابش می کند.

قطره چکان های مکانیکی

در ساطع کننده های نوع اول (مکانیکی)، تبدیل انرژی جنبشی یک جت (مایع یا گاز) به انرژی صوتی در نتیجه قطع دوره ای جت (آژیر)، زمانی که به موانع انواع مختلف جریان می یابد، رخ می دهد. ژنراتور جت گاز، سوت).

آژیر اولتراسوند - دو دیسک با تعداد زیادی سوراخ در محفظه قرار داده شده است (شکل 1).

هوای وارد شده به محفظه تحت فشار بالا از دهانه هر دو دیسک خارج می شود. هنگامی که دیسک روتور (3) می چرخد، سوراخ های آن با سوراخ های دیسک استاتور ثابت (2) فقط در نقاط خاصی از زمان منطبق می شود. در نتیجه، تپش هوا رخ خواهد داد. هرچه سرعت روتور بیشتر باشد فرکانس ضربان هوا بیشتر است که با فرمول تعیین می شود:

که در آن N تعداد سوراخ هایی است که به طور مساوی در اطراف محیط روتور و استاتور توزیع شده اند. w سرعت زاویه ای روتور است.

فشار در محفظه آژیر معمولاً از 0.1 تا 5.0 کیلوگرم بر سانتی متر مربع است. حد بالایی فرکانس فراصوت منتشر شده توسط آژیرها از 40¸50 کیلوهرتز تجاوز نمی کند، با این حال، طرح هایی با حد بالایی 500 کیلوهرتز شناخته شده است. راندمان ژنراتورها از 60% تجاوز نمی کند. از آنجایی که منبع صدای منتشر شده توسط آژیر، پالس های گازی است که از سوراخ ها خارج می شود، طیف فرکانسی آژیرها با شکل این پالس ها تعیین می شود. برای به دست آوردن نوسانات سینوسی از آژیرهایی با سوراخ های گرد استفاده می شود که فواصل بین آنها برابر قطر آنها است. با سوراخ های مستطیلی که با عرض سوراخ فاصله دارند، شکل پالس مثلثی است. در صورت استفاده از چندین روتور (در حال چرخش با سرعت های مختلف) با سوراخ هایی که به صورت ناهموار و با اشکال مختلف قرار دارند، می توان سیگنال نویز به دست آورد. قدرت صوتی آژیرها می تواند به ده ها کیلووات برسد. اگر پشم پنبه در میدان تشعشع یک آژیر قدرتمند قرار گیرد، مشتعل می شود و براده های فولادی داغ داغ می شوند.

اصل کار یک مولد سوت اولتراسونیک تقریباً مشابه سوت معمولی پلیس است، اما ابعاد آن بسیار بزرگتر است. جریان هوا با سرعت زیاد در برابر لبه تیز حفره داخلی ژنراتور شکسته می شود و باعث ایجاد نوساناتی با فرکانس برابر با فرکانس طبیعی تشدید کننده می شود. با استفاده از چنین ژنراتوری می توان نوساناتی با فرکانس تا 100 کیلوهرتز در توان نسبتا کم ایجاد کرد. برای به دست آوردن توان بالا از ژنراتورهای جت گاز استفاده می شود که در آنها میزان خروج گاز بیشتر است. از ژنراتورهای مایع برای انتشار امواج فراصوت به مایع استفاده می شود. در ژنراتورهای مایع (شکل 2)، یک نوک دو طرفه به عنوان یک سیستم تشدید عمل می کند که در آن ارتعاشات خمشی برانگیخته می شود.

یک جت مایع که نازل را با سرعت زیاد ترک می کند، روی لبه تیز صفحه شکسته می شود که در دو طرف آن آشفتگی ایجاد می شود و باعث تغییرات فشار با فرکانس بالا می شود.

برای عملکرد یک ژنراتور مایع (هیدرودینامیک)، فشار مایع اضافی 5 کیلوگرم بر سانتی متر مربع مورد نیاز است. فرکانس نوسان چنین ژنراتوری با رابطه زیر تعیین می شود:

که در آن v سرعت سیال خارج شده از نازل است. d فاصله بین نوک و نازل است.

ساطع کننده های هیدرودینامیکی در یک مایع، انرژی اولتراسونیک نسبتا ارزانی را در فرکانس های 30-40 کیلوهرتز با شدت در مجاورت امیتر تا چندین W/cm2 ارائه می کنند.

ساطع کننده های مکانیکی در محدوده فرکانس پایین اولتراسوند و در محدوده امواج صوتی استفاده می شوند. آنها از نظر طراحی و عملکرد نسبتا ساده هستند، ساخت آنها گران نیست، اما نمی توانند تشعشعات تک رنگ ایجاد کنند و علاوه بر این، سیگنال هایی با شکل کاملا مشخص منتشر می کنند. چنین رادیاتورهایی با ناپایداری فرکانس و دامنه مشخص می شوند، با این حال، هنگام تابش در محیط های گازی، راندمان و قدرت تشعشع نسبتا بالایی دارند: راندمان آنها از چند٪ تا 50٪، قدرت از چند وات تا ده ها کیلو وات متغیر است.

مبدل های الکتروآکوستیک

قطره چکان های نوع دوم بر اساس اثرات فیزیکی مختلف تبدیل الکترومکانیکی هستند. به عنوان یک قاعده، آنها خطی هستند، یعنی سیگنال الکتریکی تحریکی را به شکل بازتولید می کنند. در محدوده فرکانس پایین اولتراسونیک، الکترودینامیکساطع کننده ها و ساطع کننده ها مغناطیسیمبدل ها و پیزوالکتریکمبدل ها پرکاربردترین قطره چکان ها از نوع مغناطیسی و پیزوالکتریک هستند.

در سال 1847، ژول متوجه شد که مواد فرومغناطیسی که در یک میدان مغناطیسی قرار می گیرند، ابعاد خود را تغییر می دهند. این پدیده نامیده شده است مغناطیسیاثر اگر یک جریان متناوب از سیم پیچی که روی یک میله فرومغناطیسی قرار گرفته است عبور داده شود، تحت تأثیر یک میدان مغناطیسی در حال تغییر، میله تغییر شکل می دهد. هسته های نیکل بر خلاف هسته های آهنی در میدان مغناطیسی کوتاه می شوند. هنگامی که یک جریان متناوب از سیم پیچ امیتر عبور می کند، میله آن در یک جهت برای هر جهت میدان مغناطیسی تغییر شکل می دهد. بنابراین فرکانس نوسانات مکانیکی دو برابر فرکانس جریان متناوب خواهد بود.

برای اینکه فرکانس نوسان امیتر با فرکانس جریان تحریک کننده مطابقت داشته باشد، یک ولتاژ پلاریزاسیون ثابت به سیم پیچ امیتر اعمال می شود. امیتر پلاریزه دامنه القای مغناطیسی متغیر را افزایش می دهد که منجر به افزایش تغییر شکل هسته و افزایش توان می شود.

اثر مغناطیسی در ساخت مبدل های مغناطیسی تنگ کننده اولتراسونیک استفاده می شود (شکل 3).

این مبدل ها با تغییر شکل های نسبی زیاد، افزایش استحکام مکانیکی و حساسیت کم به اثرات دما متمایز می شوند. مبدل های مغناطیسی دارای مقادیر مقاومت الکتریکی پایینی هستند که در نتیجه برای بدست آوردن توان بالا نیازی به ولتاژ بالا نیست.

مبدل های نیکل بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند (مقاومت بالا در برابر خوردگی، قیمت پایین). هسته های مغناطیسی تنگ کننده نیز می توانند از فریت ها ساخته شوند. فریت ها مقاومت بالایی دارند، در نتیجه تلفات جریان گردابی در آنها ناچیز است. با این حال، فریت یک ماده شکننده است که باعث ایجاد خطر بارگذاری بیش از حد آنها در توان بالا می شود. راندمان مبدل های مغناطیسی هنگام تابش به مایعات و جامدات 50 تا 90 درصد است. شدت تابش به چند ده W/cm2 می رسد.

در سال 1880 برادران ژاک و پیر کوری افتتاح شدند پیزوالکتریکاثر - اگر صفحه کوارتز تغییر شکل داده باشد، بارهای الکتریکی مخالف علامت روی چهره آن ظاهر می شود. پدیده مخالف نیز مشاهده می شود - اگر یک بار الکتریکی به الکترودهای صفحه کوارتز وارد شود، بسته به قطبیت بار عرضه شده، ابعاد آن کاهش یا افزایش می یابد. هنگامی که علائم ولتاژ اعمال شده تغییر می کند، صفحه کوارتز یا منقبض می شود یا منبسط می شود، یعنی در زمان با تغییرات در علائم ولتاژ اعمال شده، نوسان می کند. تغییر ضخامت صفحه متناسب با ولتاژ اعمال شده است.

اصل اثر پیزوالکتریک در ساخت ساطع کننده ارتعاشات اولتراسونیک استفاده می شود که ارتعاشات الکتریکی را به ارتعاشات مکانیکی تبدیل می کند. کوارتز، تیتانات باریم، فسفات آمونیوم به عنوان مواد پیزوالکتریک استفاده می شود.

راندمان مبدل های پیزوالکتریک به 90% می رسد، شدت تابش چندین ده W/cm2 است. برای افزایش شدت و دامنه ارتعاشات، اولتراسونیک متمرکز کننده هادر محدوده فرکانس‌های اولتراسونیک متوسط، متمرکز کننده یک سیستم متمرکز است که اغلب به شکل مبدل پیزوالکتریک مقعر است که موجی همگرا منتشر می‌کند. در تمرکز چنین متمرکز کننده هایی، شدت 10 5 -10 6 W/cm2 به دست می آید.

گیرنده های اولتراسونیک

به عنوان گیرنده های اولتراسونیک در فرکانس های پایین و متوسط، مبدل های الکتروآکوستیک از نوع پیزوالکتریک اغلب استفاده می شود. چنین گیرنده هایی امکان بازتولید شکل سیگنال صوتی، یعنی وابستگی زمانی فشار صدا را فراهم می کنند. بسته به شرایط استفاده، گیرنده ها یا رزونانس یا پهن باند ساخته می شوند. برای به دست آوردن مشخصه های میانگین زمانی میدان صوتی، از گیرنده های صوتی حرارتی به شکل ترموکوپل یا ترمیستور پوشیده شده با ماده جاذب صدا استفاده می شود. شدت و فشار صوت را می توان با روش های نوری، به عنوان مثال، با پراش نور توسط امواج فراصوت، تخمین زد.

کاربرد سونوگرافی.

کاربردهای متنوع اولتراسوند، که در آن از ویژگی های مختلف آن استفاده می شود، به طور مشروط به سه حوزه تقسیم می شوند. مورد اول با به دست آوردن اطلاعات با استفاده از امواج اولتراسونیک، دومی - با تأثیر فعال بر روی ماده، و سومی - با پردازش و انتقال سیگنال ها مرتبط است. برای هر کاربرد خاص، اولتراسوند با محدوده فرکانس مشخصی استفاده می شود (جدول 1). اجازه دهید فقط در مورد برخی از مناطقی که ایالات متحده کاربرد پیدا کرده است صحبت کنیم.

تمیز کردن اولتراسونیک.

کیفیت تمیز کردن اولتراسونیک با روش های دیگر قابل مقایسه نیست. به عنوان مثال، هنگام شستشوی قطعات، تا 80٪ از آلاینده ها روی سطح آنها باقی می ماند، با تمیز کردن لرزش - حدود 55٪، با تمیز کردن دستی - حدود 20٪، و با تمیز کردن اولتراسونیک - بیش از 0.5٪ نیست. علاوه بر این، قسمت هایی که شکل پیچیده ای دارند، مکان های صعب العبور، تنها با کمک اولتراسوند به خوبی تمیز می شوند. مزیت ویژه تمیز کردن اولتراسونیک بهره وری بالای آن با کار فیزیکی کم، امکان جایگزینی حلال های آلی قابل اشتعال یا گران قیمت با محلول های آبی ایمن و ارزان قلیایی، فریون مایع و غیره است.

تمیز کردن اولتراسونیک فرآیند پیچیده ای است که کاویتاسیون موضعی را با عمل شتاب های زیاد در مایع تمیز کننده ترکیب می کند که منجر به از بین رفتن آلاینده ها می شود. اگر قسمت آلوده در آن قرار داده شود

میز 1

برنامه های کاربردی			فرکانس بر حسب هرتز
			10 3 10 4 10 5 10 6 10 7 10 8 10 9 10 10 10 11
دریافت اطلاعات	تحقیق علمی	در گازها، مایعات
		در جامدات	گگگگگگگگگ
	در مورد خواص و ترکیب مواد؛ در مورد فرآیندهای تکنولوژیکی
		در مایعات
		در جامدات
	ردیاب آوایی
	تشخیص نقص اولتراسونیک
	کنترل اندازه
	تشخیص پزشکی
تاثیر روی ماده	انعقاد آئروسل
	تاثیر بر احتراق
	تاثیر بر فرآیندهای شیمیایی
	امولسیون سازی
	پراکندگی
	سمپاشی
	تبلور
	متالیزاسیون، لحیم کاری
	ترمیم مکانیکی
	تغییر شکل پلاستیک
	عمل جراحي
رفتار سیگنال ها	خطوط تاخیر
	دستگاه های آکوستو اپتیک
	مبدل های سیگنال در آکوستوالکترونیک

مایع و تابش با اولتراسوند، سپس تحت تاثیر موج ضربه ای حباب های کاویتاسیون، سطح قطعه از کثیفی پاک می شود.

یک مشکل جدی مبارزه با آلودگی هوا با گرد و غبار، دود، دوده، اکسیدهای فلزی و غیره است. روش تمیز کردن گاز و هوا با مافوق صوت بدون توجه به دما و رطوبت محیط در خروجی های گاز موجود قابل استفاده است. اگر یک فرستنده اولتراسونیک را در یک محفظه ته نشینی غبار قرار دهید، کارایی آن صدها برابر افزایش می یابد. ماهیت تصفیه هوای اولتراسونیک چیست؟ ذرات گرد و غبار که به طور تصادفی در هوا حرکت می کنند، تحت تأثیر ارتعاشات اولتراسونیک، بیشتر و قوی تر به یکدیگر برخورد می کنند. در عین حال ادغام می شوند و اندازه آنها افزایش می یابد. فرآیند بزرگ شدن ذرات را انعقاد می گویند. ذرات بزرگ شده و وزن شده توسط فیلترهای مخصوص گرفته می شوند.

ماشینکاری فوق سخت

و مواد شکننده

اگر یک ماده ساینده بین سطح کار ابزار اولتراسونیک و قطعه کار وارد شود، در حین کار امیتر، ذرات ساینده روی سطح قطعه کار تأثیر می گذارد. این ماده در طی پردازش تحت تأثیر تعداد زیادی ریزشوک هدایت شده از بین می رود و حذف می شود (شکل 4).

سینماتیک درمان اولتراسونیک شامل حرکت اصلی - برش است، یعنی. ارتعاشات طولی ابزار و یک حرکت کمکی - حرکت خوراک. ارتعاشات طولی منبع انرژی دانه های ساینده هستند که باعث تخریب مواد در حال پردازش می شوند. حرکت کمکی - حرکت تغذیه - می تواند طولی، عرضی و دایره ای باشد. پردازش اولتراسونیک دقت بیشتری را فراهم می کند - از 50 تا 1 میکرون، بسته به اندازه دانه ساینده. با استفاده از ابزارهایی با اشکال مختلف، می توانید نه تنها سوراخ ها، بلکه برش های پیچیده را نیز ایجاد کنید. علاوه بر این، می توانید تبرهای منحنی را برش دهید، ماتریس بسازید، آسیاب کنید، حکاکی کنید و حتی الماس را سوراخ کنید. مواد مورد استفاده به عنوان ساینده الماس، کوراندوم، سنگ چخماق، ماسه کوارتز است.

جوشکاری اولتراسونیک

از روش های موجود، هیچ کدام برای جوشکاری فلزات غیر مشابه یا زمانی که صفحات نازک به قطعات ضخیم جوش داده می شوند، مناسب نیستند. در این مورد، جوشکاری اولتراسونیک ضروری است. گاهی اوقات سرد نامیده می شود، زیرا قطعات در حالت سرد به هم متصل می شوند. هیچ ایده نهایی در مورد مکانیسم تشکیل اتصالات در طول جوشکاری اولتراسونیک وجود ندارد. در فرآیند جوشکاری، پس از معرفی ارتعاشات اولتراسونیک، لایه ای از فلز بسیار انعطاف پذیر بین صفحات در حال جوشکاری تشکیل می شود و صفحات به راحتی در هر زاویه ای حول محور عمودی می چرخند. اما به محض اینکه تابش اولتراسونیک متوقف شود، یک "تشنج" فوری صفحات وجود دارد.

جوشکاری اولتراسونیک در دمایی بسیار کمتر از نقطه ذوب انجام می شود، بنابراین قطعات در حالت جامد به هم متصل می شوند. با کمک اولتراسوند می توان بسیاری از فلزات و آلیاژها (مس، مولیبدن، تانتالیم، تیتانیوم، بسیاری از فولادها) را جوش داد. بهترین نتایج در هنگام جوشکاری ورق های نازک از فلزات غیر مشابه و جوشکاری ورق های نازک به قطعات ضخیم به دست می آید. در حین جوشکاری اولتراسونیک، خواص فلز در ناحیه جوشکاری حداقل تغییر می کند. الزامات کیفی برای آماده سازی سطح بسیار کمتر از سایر روش های جوشکاری است. جوشکاری اولتراسونیک به خوبی به مواد غیر فلزی (پلاستیک، پلیمرها) کمک می کند.

لحیم کاری و قلع کاری اولتراسونیک.

در صنعت، لحیم کاری اولتراسونیک و قلع کاری آلومینیوم، فولاد ضد زنگ و سایر مواد اهمیت فزاینده ای پیدا می کند. دشواری لحیم کاری آلومینیوم این است که سطح آن همیشه با یک فیلم نسوز از اکسید آلومینیوم پوشیده شده است، که تقریباً بلافاصله در تماس فلز با اکسیژن اتمسفر تشکیل می شود. این فیلم از تماس لحیم مذاب با سطح آلومینیوم جلوگیری می کند.

در حال حاضر یکی از موثرترین روش ها برای لحیم کاری آلومینیوم اولتراسونیک است، لحیم کاری با استفاده از اولتراسونیک بدون شار انجام می شود. وارد کردن ارتعاشات مکانیکی فرکانس اولتراسونیک به لحیم مذاب در طول فرآیند لحیم کاری به تخریب مکانیکی فیلم اکسید کمک می کند و خیس شدن سطح با لحیم کاری را تسهیل می کند.

اصل لحیم کاری التراسونیک آلومینیوم به شرح زیر است. لایه ای از لحیم مذاب مایع بین آهن لحیم کاری و قطعه ایجاد می شود. تحت تأثیر ارتعاشات اولتراسونیک، حفره در لحیم کاری رخ می دهد و فیلم اکسید را از بین می برد. قبل از لحیم کاری، قطعات تا دمای بالاتر از نقطه ذوب لحیم کاری گرم می شوند. مزیت بزرگ روش این است که می توان از آن برای لحیم کاری سرامیک و شیشه با موفقیت استفاده کرد.

تسریع در فرآیندهای تولید

با استفاده از سونوگرافی

¾ استفاده از اولتراسوند می تواند به طور قابل توجهی اختلاط مایعات مختلف را تسریع کند و امولسیون های پایدار (حتی مانند آب و جیوه) به دست آورد.

¾ با تأثیر بر ارتعاشات مافوق صوت با شدت بالا بر روی مایعات، می توان آئروسل های با چگالی بالا را به خوبی پراکنده کرد.

¾ نسبتاً اخیراً ایالات متحده شروع به استفاده برای اشباع محصولات سیم پیچ الکتریکی کرده است. استفاده از US این امکان را فراهم می کند که زمان اشباع را 3-5 برابر کاهش داده و 2-3 برابر یک بار اشباع را جایگزین کنید.

¾ تحت عمل اولتراسوند، روند رسوب گالوانیکی فلزات و آلیاژها به طور قابل توجهی تسریع می شود.

¾ اگر ارتعاشات اولتراسونیک به فلز مذاب وارد شود، دانه به طور محسوسی خرد می شود و تخلخل کاهش می یابد.

¾ اولتراسوند در پردازش فلزات و آلیاژها در حالت جامد استفاده می شود که منجر به شل شدن ساختار و پیری مصنوعی آنها می شود.

¾ ایالات متحده در پرس پودرهای فلزی، تولید محصولات فشرده با چگالی و ثبات ابعادی بالاتر را تضمین می کند.

تشخیص نقص اولتراسونیک

تشخیص عیب اولتراسونیک یکی از روش های تست غیر مخرب است. خاصیت انتشار اولتراسونیک در یک محیط همگن به صورت جهت دار و بدون میرایی قابل توجه و تقریباً به طور کامل در سطح مشترک بین دو محیط (به عنوان مثال، فلز - هوا) منعکس شده است، امکان استفاده از ارتعاشات اولتراسونیک را برای تشخیص عیوب (حفره ها، ترک ها، لایه برداری، و غیره) در قطعات فلزی بدون از بین بردن آنها.

با کمک اولتراسوند می توان قطعات بزرگ را بررسی کرد، زیرا عمق نفوذ اولتراسوند در فلز به 8¸10 متر می رسد، علاوه بر این، عیوب بسیار کوچک (تا 6-10 میلی متر) توسط سونوگرافی قابل تشخیص است.

آشکارسازهای نقص اولتراسونیک این امکان را فراهم می کند تا نه تنها عیوب ایجاد شده را شناسایی کنید، بلکه زمان افزایش خستگی فلز را نیز تعیین کنید.

روش های مختلفی برای تشخیص عیب اولتراسونیک وجود دارد که اصلی ترین آنها سایه، پالس، رزونانس، تحلیل ساختاری، تجسم اولتراسونیک است.

روش سایه بر پایه تضعیف امواج اولتراسونیک ارسالی در صورت وجود نقص در داخل قطعه است که سایه اولتراسونیک ایجاد می کند. در این روش از دو مبدل استفاده می شود. یکی از آنها ارتعاشات اولتراسونیک را منتشر می کند، دیگری آنها را دریافت می کند (شکل 5). روش سایه غیر حساس است، اگر تغییر سیگنالی که ایجاد می کند حداقل 15-20٪ باشد، یک نقص قابل تشخیص است. یک اشکال قابل توجه روش سایه این است که نمی تواند تعیین کند که در چه عمقی نقص است.

روش ایمپالس تشخیص عیب اولتراسونیک بر اساس پدیده انعکاس امواج اولتراسونیک است. اصل عملکرد یک آشکارساز عیب پالسی در شکل نشان داده شده است. 6. ژنراتور با فرکانس بالا پالس های کوتاه مدت تولید می کند. پالس ارسال شده توسط امیتر، منعکس شده، به مبدل باز می گردد که در آن زمان برای دریافت کار می کند. از مبدل، سیگنال به تقویت کننده و سپس به صفحات منحرف کننده لوله پرتو کاتدی تغذیه می شود. برای به دست آوردن تصویری از کاوشگر و پالس های منعکس شده بر روی صفحه لوله، یک ژنراتور جارو ارائه شده است. عملکرد ژنراتور فرکانس بالا توسط یک سنکرونایزر کنترل می شود که پالس های فرکانس بالا را در یک فرکانس مشخص تولید می کند. فرکانس ارسال پالس ها را می توان تغییر داد تا پالس منعکس شده قبل از ارسال پالس بعدی به مبدل برسد.

روش ضربه ای به شما امکان می دهد محصولات را با دسترسی یک طرفه به آنها بررسی کنید. این روش دارای حساسیت افزایش یافته است، انعکاس حتی 1٪ از انرژی اولتراسونیک قابل توجه خواهد بود. مزیت روش پالس نیز این است که به شما امکان می دهد تعیین کنید که نقص در چه عمقی قرار دارد.

سونوگرافی در رادیو الکترونیک

در الکترونیک رادیویی، اغلب به تأخیر انداختن یک سیگنال الکتریکی نسبت به دیگری ضروری می شود. دانشمندان با پیشنهاد خطوط تاخیر اولتراسونیک (LZ) راه حل موفقی یافته اند. عمل آنها بر اساس تبدیل تکانه های الکتریکی به تکانه های نوسانات مکانیکی اولتراسونیک است که سرعت انتشار آنها بسیار کمتر از سرعت انتشار نوسانات الکترومغناطیسی است. پس از تبدیل معکوس ارتعاشات مکانیکی به تکانه های الکتریکی، ولتاژ در خروجی خط نسبت به ضربه ورودی به تاخیر می افتد.

برای تبدیل ارتعاشات الکتریکی به مکانیکی و بالعکس از مبدل های مغناطیسی و پیزوالکتریک استفاده می شود. بر این اساس، LZ ها به مغناطیسی و پیزوالکتریک تقسیم می شوند.

Magnetostrictive LZ از مبدل های ورودی و خروجی، آهنرباها، مجرای صوتی و جاذب ها تشکیل شده است.

مبدل ورودی شامل یک سیم پیچ است که جریان سیگنال ورودی از طریق آن جریان می یابد، بخشی از یک مجرای صوتی ساخته شده از مواد مغناطیسی تنگ کننده، که در آن ارتعاشات مکانیکی فرکانس اولتراسونیک رخ می دهد، و آهنربایی که مغناطیسی ثابت منطقه تبدیل را ایجاد می کند. . مبدل خروجی روی دستگاه تقریباً با ورودی تفاوتی ندارد.

مجرای صدا میله ای ساخته شده از ماده مغناطیسی است که در آن ارتعاشات اولتراسونیک برانگیخته می شود و با سرعت تقریباً 5000 متر بر ثانیه منتشر می شود. برای تأخیر در پالس، به عنوان مثال، 100 میکرو ثانیه، طول مجرای صوتی باید حدود 43 سانتی متر باشد. آهنربا برای ایجاد القای مغناطیسی اولیه و بایاس ناحیه تبدیل مورد نیاز است.

اصل عملکرد یک DL مغناطیسی بر اساس تغییر اندازه مواد فرومغناطیسی تحت تأثیر میدان مغناطیسی است. اختلال مکانیکی ناشی از میدان مغناطیسی سیم پیچ مبدل ورودی از طریق خط تماس منتقل می شود و با رسیدن به سیم پیچ مبدل خروجی، نیروی محرکه الکتریکی را در آن القا می کند.

LZ های پیزوالکتریک به صورت زیر مرتب شده اند. یک مبدل پیزوالکتریک (صفحه کوارتز) در مسیر سیگنال الکتریکی قرار می گیرد که به طور صلب به یک میله فلزی (مجرای صوتی) متصل است. یک مبدل پیزوالکتریک دوم به انتهای دوم میله متصل است. سیگنال، نزدیک شدن به مبدل ورودی، باعث ایجاد ارتعاشات مکانیکی فرکانس اولتراسونیک می شود که سپس در مجرای صدا منتشر می شود. با رسیدن به مبدل دوم، ارتعاشات اولتراسونیک دوباره به ارتعاشات الکتریکی تبدیل می شوند. اما از آنجایی که سرعت انتشار اولتراسوند در مجرای صوتی بسیار کمتر از سرعت انتشار سیگنال الکتریکی است، سیگنالی که مجرای صوتی در مسیر آن قرار داشت، به اندازه اختلاف از دیگری عقب می ماند. در سرعت انتشار سیگنال های اولتراسوند و الکترومغناطیسی در یک منطقه خاص.

سونوگرافی در پزشکی

استفاده از اولتراسوند برای تأثیر فعال بر روی یک موجود زنده در پزشکی بر اساس تأثیراتی است که در بافت‌های بیولوژیکی هنگام عبور امواج اولتراسونیک از آنها ایجاد می‌شود. نوسانات ذرات محیط در موج باعث نوعی میکروماساژ بافت ها، جذب اولتراسوند - گرمایش موضعی آنها می شود. در همان زمان، تحت عمل اولتراسوند، تحولات فیزیکوشیمیایی در محیط های بیولوژیکی رخ می دهد. با شدت صدای متوسط، این پدیده ها صدمات جبران ناپذیری ایجاد نمی کنند، بلکه فقط متابولیسم را بهبود می بخشند و در نتیجه به فعالیت حیاتی بدن کمک می کنند. این پدیده ها در سونوگرافی کاربرد پیدا می کنند درمان(شدت اولتراسونیک تا 1 W/cm2) . در شدت های بالا، حرارت قوی و کاویتاسیون باعث تخریب بافت می شود. این اثر در زوزه اولتراسونیک کاربرد پیدا می کند عمل جراحي. برای اعمال جراحی از اولتراسوند متمرکز استفاده می شود که امکان تخریب موضعی در ساختارهای عمیق مانند مغز را بدون آسیب رساندن به بافت های اطراف فراهم می کند (شدت سونوگرافی به صدها و حتی هزاران W/cm2 می رسد). در جراحی نیز از ابزار اولتراسونیک استفاده می شود که انتهای کار آن شبیه چاقوی جراحی، سوهان، سوزن و غیره است. تحمیل ارتعاشات اولتراسونیک بر روی چنین ابزارهایی که برای جراحی رایج است، کیفیت جدیدی به آنها می بخشد، به طور قابل توجهی تلاش مورد نیاز و در نتیجه آسیب ناشی از عمل را کاهش می دهد. علاوه بر این، یک اثر هموستاتیک و ضد درد آشکار می شود. عمل تماس با یک ابزار سونوگرافی بلانت برای از بین بردن برخی نئوپلاسم ها استفاده می شود.

تاثیر امواج فراصوت قدرتمند بر روی بافت های بیولوژیکی برای از بین بردن میکروارگانیسم ها در استریل سازی ابزار پزشکی و مواد دارویی استفاده می شود.

سونوگرافی در عمل دندانپزشکی برای از بین بردن تارتار کاربرد پیدا کرده است. به شما این امکان را می دهد که بدون درد، بدون خون و به سرعت جرم و پلاک را از روی دندان های خود پاک کنید. در عین حال مخاط دهان آسیبی نمی بیند و "جیب های" حفره ضد عفونی می شود و بیمار به جای درد احساس گرما می کند.

ادبیات.

1. آی پی. گلیامینا. سونوگرافی. - م.: دایره المعارف شوروی، 1979.

2. آی.جی. خوربنکو در دنیای صداهای نامفهوم. - M.: Mashinostroenie، 1971.

3. V.P. Severdenko، V.V. کلوبویچ. کاربرد اولتراسوند در صنعت - مینسک: علم و فناوری، 1967.

آرامش صوتی - فرآیندهای داخلی بازیابی تعادل ترمودینامیکی محیط، که توسط فشرده سازی و نادر شدن در موج اولتراسونیک مختل می شود. با توجه به اصل ترمودینامیکی توزیع یکنواخت انرژی بر روی درجات آزادی، انرژی حرکت انتقالی در یک موج صوتی به درجات آزادی داخلی می رسد و آنها را برانگیخته می کند، در نتیجه انرژی قابل انتساب به حرکت انتقالی کاهش می یابد. بنابراین، آرامش همیشه با جذب صدا و همچنین پراکندگی سرعت صدا همراه است.

در یک موج تک رنگ، تغییر در مقدار نوسان W در زمان بر اساس قانون سینوس یا کسینوس اتفاق می‌افتد و در هر نقطه با فرمول توضیح داده می‌شود: .

دو نوع مغناطیس انقباض وجود دارد: خطی که در آن ابعاد هندسی جسم در جهت میدان اعمال شده تغییر می کند و حجمی که در آن ابعاد هندسی بدن در همه جهات تغییر می کند. مغناطیس انقباض خطی در قدرت میدان بسیار کمتر از مغناطیس انقباض حجیم مشاهده می شود. بنابراین، مغناطیس انقباض خطی به طور عملی در مبدل های مغناطیسی تنگ کننده استفاده می شود.

ترمیستور مقاومتی است که مقاومت آن به دما بستگی دارد. ترموکوپل دو هادی از فلزات مختلف است که به یکدیگر متصل شده اند. در انتهای هادی ها، یک emf متناسب با دما ایجاد می شود.

سونوگرافیامواج صوتی هستند که فرکانس آنها توسط گوش انسان قابل درک نیست و معمولاً بالای 20000 هرتز است.

در محیط طبیعی، امواج فراصوت را می توان در صداهای طبیعی مختلف (آبشار، باد، باران) تولید کرد. بسیاری از نمایندگان جانوران از اولتراسوند برای جهت گیری در فضا (خفاش ها، دلفین ها، نهنگ ها) استفاده می کنند.

منابع سونوگرافی را می توان به دو گروه بزرگ تقسیم کرد.

1. رادیاتورها - ژنراتورها - نوسانات در آنها به دلیل وجود موانع در مسیر جریان ثابت - جت گاز یا مایع هیجان زده می شود.
2. مبدل های الکتروآکوستیک؛ آنها نوسانات داده شده ولتاژ یا جریان الکتریکی را به ارتعاش مکانیکی جسم جامد تبدیل می کنند که امواج صوتی را به محیط تابش می کند.

علم سونوگرافی نسبتاً جوان است. در پایان قرن نوزدهم، دانشمند روسی - فیزیولوژیست P.N. Lebedev برای اولین بار تحقیقی در مورد اولتراسوند انجام داد.

در حال حاضر استفاده از سونوگرافی بسیار زیاد است. از آنجایی که هدایت اولتراسوند در یک "پرتو" متمرکز بسیار آسان است، در زمینه های مختلفی استفاده می شود: کاربرد بر اساس ویژگی های مختلف اولتراسوند است.

به طور معمول، سه حوزه استفاده از اولتراسوند وجود دارد:

1. انتقال و پردازش سیگنال
2. کسب اطلاعات مختلف با استفاده از امواج اولتراسوند
3. تاثیر سونوگرافی بر روی ماده

در این مقاله تنها به قسمت کوچکی از امکانات استفاده از سونوگرافی می پردازیم.

1. دارو. از سونوگرافی هم در دندانپزشکی و هم در جراحی استفاده می شود و برای معاینات سونوگرافی اندام های داخلی نیز کاربرد دارد.
2. تمیز کردن با سونوگرافی. این به ویژه با مثال مرکز تجهیزات اولتراسونیک PSB-Hals به وضوح نشان داده می شود. به طور خاص، می توانید استفاده از حمام های اولتراسونیک http://www.psb-gals.ru/catalog/usc.html را در نظر بگیرید که برای تمیز کردن، مخلوط کردن، مخلوط کردن، آسیاب کردن، گاز زدایی مایعات، تسریع واکنش های شیمیایی، استخراج خام استفاده می شود. مواد، به دست آوردن امولسیون های پایدار و غیره
3. ماشینکاری مواد شکننده یا فوق سخت. دگرگونی مواد از طریق ریز شوک‌های زیادی رخ می‌دهد

این تنها کوچکترین بخش استفاده از امواج اولتراسونیک است. اگر علاقه مند هستید - نظرات خود را بنویسید و ما موضوع را با جزئیات بیشتری نشان خواهیم داد.

امواج فراصوت را امواج الاستیک (امواج منتشر شده در محیط های مایع، جامد و گاز به دلیل اعمال نیروهای کشسان) می نامند، فرکانس آن خارج از محدوده قابل شنیدن برای انسان - از حدود 20 کیلوهرتز و بالاتر است.

ویژگی های مفید امواج اولتراسونیک

و اگرچه سونوگرافی از نظر فیزیکی ماهیت یکسانی با صدای قابل شنیدن دارد، فقط به صورت شرطی (فرکانس بالاتر) متفاوت است، دقیقاً به دلیل فرکانس بالاتر است که اولتراسوند در تعدادی از مناطق مفید قابل استفاده است. بنابراین، هنگام اندازه گیری سرعت اولتراسوند در یک ماده جامد، مایع یا گاز، هنگام نظارت بر فرآیندهای سریع، هنگام تعیین ظرفیت گرمایی ویژه (گاز)، هنگام اندازه گیری ثابت های الاستیک جامدات، خطاهای بسیار کوچکی به دست می آید.

فرکانس بالا در دامنه های کوچک امکان دستیابی به چگالی شار انرژی را افزایش می دهد، زیرا انرژی یک موج الاستیک با مجذور فرکانس آن متناسب است. علاوه بر این، امواج مافوق صوت، که به روش صحیح استفاده می شوند، به شما امکان می دهند تا تعدادی از جلوه ها و پدیده های صوتی بسیار خاص را دریافت کنید.

یکی از این پدیده‌های غیرمعمول، کاویتاسیون صوتی است که زمانی رخ می‌دهد که یک موج اولتراسونیک قدرتمند به داخل مایع هدایت شود. در یک مایع، در میدان عمل اولتراسوند، حباب های کوچک بخار یا گاز (اندازه زیر میکروسکوپی) شروع به رشد می کنند و به کسری از میلی متر قطر می کنند، در حالی که با فرکانس موج ضربان دارند و در فاز مثبت فشار فرو می ریزند.

حباب در حال فروپاشی یک پالس محلی با فشار بالا تولید می کند که در هزاران اتمسفر اندازه گیری می شود و به منبع امواج کروی ضربه ای تبدیل می شود. میکرو جریان های صوتی تولید شده در نزدیکی چنین حباب های ضربانی برای ساخت امولسیون ها، تمیز کردن قطعات و غیره مفید بوده اند.

با تمرکز فراصوت، تصاویر صوتی در هولوگرافی آکوستیک به دست می‌آید و در سیستم‌های بینایی صوتی، انرژی صوتی به منظور تشکیل تشعشعات جهت‌دار با ویژگی‌های جهت داده شده و کنترل‌شده، متمرکز می‌شود.

با استفاده از یک موج اولتراسونیک به عنوان توری پراش نور، می توان ضریب شکست نور را برای اهداف مختلف تغییر داد، زیرا چگالی در موج اولتراسونیک، مانند یک موج الاستیک، در اصل، به طور دوره ای تغییر می کند.

در نهایت، ویژگی های مرتبط با سرعت انتشار اولتراسوند. در محیط های غیر آلی، اولتراسوند با سرعتی منتشر می شود که به کشش و چگالی محیط بستگی دارد.

در مورد محیط های آلی، در اینجا مرزها و ماهیت آنها بر سرعت تأثیر می گذارد، یعنی سرعت فاز به فرکانس (پراکندگی) بستگی دارد. اولتراسوند با حذف جبهه موج از منبع ضعیف می شود - جلو واگرا می شود، اولتراسوند پراکنده می شود، جذب می شود.

اصطکاک داخلی محیط (ویسکوزیته برشی) منجر به جذب کلاسیک اولتراسوند می شود؛ علاوه بر این، جذب آرامش برای اولتراسوند بیشتر از کلاسیک است. در گاز، اولتراسوند به شدت ضعیف می شود، در جامدات و مایعات - بسیار ضعیف تر. به عنوان مثال، در آب، 1000 برابر کندتر از هوا تجزیه می شود. بنابراین، زمینه های صنعتی کاربرد اولتراسوند تقریباً به طور کامل با اجسام جامد و مایع مرتبط است.

سونوگرافی در اکولوکیشن و سونار (غذا، دفاع، معدن)

اولین نمونه اولیه سونار برای جلوگیری از برخورد کشتی ها با شناورهای یخ و کوه های یخ توسط مهندس روسی Shilovsky به همراه فیزیکدان فرانسوی Langevin در سال 1912 ساخته شد.

این دستگاه از اصل بازتاب و دریافت موج صوتی استفاده می کرد. سیگنال به نقطه خاصی ارسال می شد و با تاخیر سیگنال پاسخ (پژواک)، با دانستن سرعت صوت، می توان فاصله تا مانعی که صدا را منعکس می کرد، قضاوت کرد.

Shilovsky و Langevin شروع به مطالعه عمیق هیدروآکوستیک کردند و به زودی دستگاهی ساختند که قادر بود زیردریایی های دشمن را در دریای مدیترانه تا فاصله 2 کیلومتری شناسایی کند. همه سونارهای مدرن، از جمله سونارهای نظامی، از نوادگان یک دستگاه هستند.

اکو صداهای مدرن برای مطالعه برجستگی پایین از چهار بلوک تشکیل شده است: یک فرستنده، یک گیرنده، یک مبدل و یک صفحه نمایش. وظیفه فرستنده ارسال پالس های اولتراسونیک (50 کیلوهرتز، 192 کیلوهرتز یا 200 کیلوهرتز) به اعماق آب است که در آب با سرعت 1.5 کیلومتر در ثانیه منتشر می شود و در آنجا از ماهی ها، سنگ ها و اشیاء دیگر منعکس می شود. و در پایین، سپس اکو به گیرنده می رسد، مبدل پردازش می شود و نتیجه به شکلی مناسب برای درک بصری بر روی صفحه نمایش نمایش داده می شود.

سونوگرافی در صنعت الکترونیک و برق

بسیاری از زمینه های فیزیک مدرن بدون اولتراسوند نمی توانند کار کنند. فیزیک جامدات و نیمه هادی ها، و همچنین آکوستوالکترونیک، از بسیاری جهات با روش های تحقیقاتی اولتراسونیک - با اثرات در فرکانس 20 کیلوهرتز و بالاتر - مرتبط است. Acoustoelectronics در اینجا جایگاه ویژه ای را اشغال می کند، جایی که امواج مافوق صوت با میدان های الکتریکی و الکترون های درون جامدات تعامل دارند.

امواج اولتراسونیک حجمی در خطوط تاخیر و در تشدید کننده های کوارتز برای تثبیت فرکانس در سیستم های رادیویی الکترونیکی مدرن برای پردازش و انتقال اطلاعات استفاده می شود. امواج صوتی سطحی جایگاه ویژه ای در فیلترهای باند گذر تلویزیون، در سینت سایزرهای فرکانس، در دستگاه های انتقال بار موج صوتی، در دستگاه های حافظه و خواندن تصویر دارند. در نهایت، همبسته ها و کانولورها از اثر آکوستوالکتریک عرضی در کار خود استفاده می کنند.

رادیو الکترونیک و سونوگرافی

برای به تاخیر انداختن یک سیگنال الکتریکی نسبت به دیگری، خطوط تاخیر اولتراسونیک مفید هستند. تکانه الکتریکی به یک ارتعاش مکانیکی پالسی با فرکانس اولتراسونیک تبدیل می شود که چندین برابر کندتر از تکانه الکترومغناطیسی منتشر می شود. سپس ارتعاش مکانیکی دوباره به یک ضربه الکتریکی تبدیل می‌شود و سیگنالی به دست می‌آید که نسبت به سیگنال اعمال شده اولیه تاخیر دارد.

برای چنین تبدیلی معمولاً از مبدل های پیزوالکتریک یا مغناطیسی استفاده می شود و بنابراین خطوط تأخیر را پیزوالکتریک یا مغناطیسی می نامند.

در یک خط تاخیر پیزوالکتریک، یک سیگنال الکتریکی به صفحه کوارتز (مبدل پیزوالکتریک) که به طور صلب به یک میله فلزی متصل است، اعمال می شود.

یک مبدل پیزوالکتریک دوم به انتهای دیگر میله متصل است. مبدل ورودی سیگنالی را دریافت می کند، ارتعاشات مکانیکی ایجاد می کند که در امتداد میله منتشر می شود و هنگامی که ارتعاشات از طریق میله مبدل دوم می رسد، دوباره سیگنال الکتریکی به دست می آید.

سرعت انتشار ارتعاشات در طول میله بسیار کمتر از سیگنال الکتریکی است، بنابراین سیگنالی که از میله عبور می کند نسبت به ورودی با مقداری مرتبط با تفاوت در سرعت ارتعاشات الکترومغناطیسی و مافوق صوت به تاخیر می افتد.

خط تاخیر مغناطیسی حاوی مبدل ورودی، آهنربا، مجرای صدا، مبدل خروجی و جاذب است. سیگنال ورودی به سیم پیچ اول اعمال می شود، نوسانات فرکانس اولتراسونیک - نوسانات مکانیکی - در مجرای صدای میله ساخته شده از مواد مغناطیس گیر شروع می شود - آهنربا در اینجا یک سوگیری ثابت در منطقه تبدیل و القای مغناطیسی اولیه ایجاد می کند.

سونوگرافی در صنعت تولید (برش و جوش)

یک ماده ساینده (شن کوارتز، الماس، سنگ و غیره) بین منبع اولتراسوند و قطعه قرار می گیرد. اولتراسوند بر روی ذرات ساینده عمل می کند که به نوبه خود با فرکانس اولتراسوند به قطعه کار برخورد می کند. مواد قطعه تحت تأثیر تعداد زیادی از ضربه های ریز دانه های ساینده از بین می رود - به این ترتیب پردازش اتفاق می افتد.

برش به حرکت تغذیه اضافه می شود، در حالی که نوسانات برش طولی نوسانات اصلی هستند. دقت پردازش اولتراسونیک به اندازه دانه ساینده بستگی دارد و به 1 میکرون می رسد. به این ترتیب برش های پیچیده ای ایجاد می شود که در ساخت قطعات فلزی، سنگ زنی، حکاکی و سوراخ کاری ضروری است.

اگر نیاز به جوش دادن فلزات غیر مشابه (یا حتی پلیمرها) یا ترکیب یک قسمت ضخیم با یک صفحه نازک باشد، سونوگرافی دوباره به کمک می آید. این به اصطلاح است. تحت عمل اولتراسوند در ناحیه جوشکاری، فلز بسیار انعطاف پذیر می شود، قطعات را می توان به راحتی در طول اتصال در هر زاویه ای چرخاند. و ارزش آن را دارد که سونوگرافی را خاموش کنید - قطعات فوراً متصل می شوند، ضبط می شوند.

به ویژه قابل توجه است که جوشکاری در دمایی کمتر از نقطه ذوب قطعات انجام می شود و اتصال آنها در واقع در حالت جامد اتفاق می افتد. اما به این ترتیب فولاد، تیتانیوم و حتی مولیبدن جوش داده می شود. ورق های نازک ساده ترین جوش ها هستند. این روش جوشکاری شامل آماده سازی سطح ویژه قطعات نیست، این امر در مورد فلزات و پلیمرها نیز صدق می کند.

سونوگرافی در متالورژی (تشخیص عیب اولتراسونیک)

تشخیص عیب اولتراسونیک یکی از موثرترین روش ها برای کنترل کیفیت قطعات فلزی بدون تخریب است. در محیط های همگن، اولتراسوند بدون تضعیف سریع به صورت جهت منتشر می شود و انعکاس مشخصه آن در مرز محیط است. بنابراین، قطعات فلزی از نظر وجود حفره و ترک در داخل آنها (رابط هوا و فلز) بررسی می شود و افزایش خستگی فلز تشخیص داده می شود.

سونوگرافی قابلیت نفوذ به یک قطعه تا عمق 10 متری را دارد و ابعاد عیوب تشخیص داده شده در حد 5 میلی متر می باشد. وجود دارد: سایه، پالس، رزونانس، تجزیه و تحلیل ساختاری، تجسم - پنج روش تشخیص نقص اولتراسونیک.

ساده ترین روش تشخیص عیب اولتراسونیک سایه است، این روش بر اساس تضعیف موج اولتراسونیک در هنگام عبور از قطعه با نقص است، زیرا این نقص باعث ایجاد سایه اولتراسونیک می شود. دو مبدل کار می کنند: اولی موجی را منتشر می کند، دومی - دریافت می کند.

این روش غیر حساس است، یک نقص تنها در صورتی تشخیص داده می شود که تأثیر آن سیگنال را حداقل 15٪ تغییر دهد و همچنین تعیین عمقی که نقص در قطعه قرار دارد غیرممکن است. نتایج دقیق تری با روش اولتراسونیک پالسی داده می شود، همچنین عمق را نشان می دهد.

سونوگرافی به ارتعاشات و امواج الاستیک گفته می شود که فرکانس آنها از فرکانس های صوتی درک شده توسط گوش انسان بیشتر است. این تعریف از لحاظ تاریخی توسعه یافته است، با این حال، حد پایین اولتراسوند، مرتبط با احساسات ذهنی یک فرد، نمی تواند واضح باشد، زیرا برخی افراد نمی توانند صداهایی با فرکانس 10 کیلوهرتز را بشنوند، اما افرادی هستند که فرکانس های 25 کیلوهرتز را درک می کنند. برای روشن شدن تعریف حد پایین سونوگرافی از سال 1983، تعیین شده است که آن را برابر با 11.12 کیلوهرتز در نظر بگیریم (GOST 12.1.001-83).

حد بالایی امواج فراصوت به دلیل ماهیت فیزیکی امواج الاستیک است که تنها در صورتی می توانند در یک محیط منتشر شوند که طول موج بیشتر از میانگین مسیر آزاد مولکول ها در گازها یا فواصل بین اتمی در مایعات و جامدات باشد. بنابراین، در گازها، حد بالایی امواج مافوق صوت (US) از برابری تقریبی طول موج صوتی و میانگین مسیر آزاد مولکول‌های گاز (~ 10-6 متر) تعیین می‌شود که فرکانس مرتبه 1 را به دست می‌دهد. گیگاهرتز (109 هرتز). فاصله بین اتم ها و مولکول ها در شبکه کریستالی یک جامد تقریباً 10-10 متر است. با فرض اینکه طول موج اولتراسوند از همان مرتبه قدر باشد، فرکانس 10-13 هرتز را به دست می آوریم. امواج الاستیک با فرکانس های بالاتر از 1 گیگاهرتز نامیده می شوند ماوراء صوت.

امواج مافوق صوت به دلیل ماهیت خود با امواج محدوده شنیداری یا فروصوت تفاوتی ندارند و انتشار اولتراسوند از قوانین مشترک همه امواج صوتی (قوانین بازتاب، شکست، پراکندگی و غیره) تبعیت می کند. سرعت انتشار امواج مافوق صوت تقریباً مشابه سرعت صدای قابل شنیدن است (جدول 4 را ببینید) و بنابراین طول موج امواج اولتراسونیک بسیار کوتاهتر است. بنابراین، هنگام تکثیر در آب ( با= 1500 متر بر ثانیه) سونوگرافی با فرکانس طول موج 1 مگاهرتز l = 1500/10 6 \u003d 1.5 10 -3 متر \u003d 1.5 میلی متر. به دلیل طول موج کوتاه، پراش اولتراسوند روی اجسام کوچکتر از صدای قابل شنیدن اتفاق می افتد. بنابراین، در بسیاری از موارد، قوانین اپتیک هندسی را می توان برای فراصوت اعمال کرد و سیستم های فوکوس اولتراسونیک را می توان ساخت: آینه ها و عدسی های محدب و مقعر که برای به دست آوردن تصاویر صوتی در سیستم های ضبط صدا و هولوگرافی آکوستیک استفاده می شوند. علاوه بر این، تمرکز اولتراسوند به شما امکان می دهد انرژی صوتی را متمرکز کنید، در حالی که شدت بالایی را به دست آورید.

جذب اولتراسوند در یک ماده، حتی در هوا، به دلیل طول موج کوتاه آن بسیار قابل توجه است. با این حال، در مورد صدای معمولی، تضعیف اولتراسوند نه تنها با جذب آن، بلکه با انعکاس در رابط های رسانه ای که در مقاومت صوتی آنها متفاوت است، تعیین می شود. این عامل در انتشار امواج فراصوت در موجودات زنده که بافت های آنها دارای مقاومت های صوتی بسیار متنوعی هستند (مثلاً در مرزهای عضله - پریوستوم - استخوان، روی سطوح اندام های توخالی و غیره) اهمیت زیادی دارد. از آنجایی که مقاومت آکوستیک بافت‌های بیولوژیکی به طور متوسط ​​صدها برابر بیشتر از مقاومت صوتی هوا است، بازتاب تقریباً کامل اولتراسوند در سطح مشترک بافت هوا رخ می‌دهد. این مشکلات خاصی را در درمان اولتراسوند ایجاد می کند، زیرا لایه هوای تنها 0.01 میلی متر بین ویبراتور و پوست مانعی غیرقابل عبور برای اولتراسوند است. از آنجایی که اجتناب از لایه های هوا بین پوست و ساطع کننده غیرممکن است، از مواد تماس خاصی برای پر کردن بی نظمی های بین آنها استفاده می شود که باید شرایط خاصی را برآورده کند: دارای مقاومت صوتی نزدیک به مقاومت صوتی پوست و امیتر، ضریب جذب اولتراسوند پایین، ویسکوزیته قابل توجهی دارد و پوست را مرطوب می کند، برای بدن غیر سمی است. معمولاً از روغن وازلین، گلیسیرین، لانولین و حتی آب به عنوان مواد تماسی استفاده می شود.

دریافت و ثبت سونوگرافی

برای بدست آوردن اولتراسوند از ژنراتورهای مکانیکی و الکترومکانیکی استفاده می شود.

ژنراتورهای مکانیکی شامل قطره چکان های جت گاز و آژیرها هستند. در ساطع کننده های جت گاز (سوت ها و ژنراتورهای غشایی) منبع انرژی مافوق صوت انرژی جنبشی جت گاز است. اولین ژنراتور اولتراسونیک سوت گالتون بود - یک لوله کوتاه و بسته در یک انتهایی با لبه های تیز، که یک جریان هوا از یک نازل حلقوی به سمت آن هدایت می شود. شکستن جت در انتهای تیز لوله باعث نوسانات هوا می شود که فرکانس آن بر اساس طول لوله تعیین می شود. سوت گالتون به شما امکان می دهد سونوگرافی را با فرکانس حداکثر 50 کیلوهرتز دریافت کنید. جالب است که شکارچیان غیرقانونی در قرن گذشته از سوت های مشابه استفاده می کردند و سگ های شکار را با سیگنال هایی که برای انسان قابل شنیدن نیست صدا می کردند.

آژیرها به شما امکان می دهند سونوگرافی با فرکانس حداکثر 500 کیلوهرتز دریافت کنید. رادیاتورها و آژیرهای جت گاز تقریباً تنها منابع نوسانات صوتی قدرتمند در محیط گازی هستند که به دلیل مقاومت صوتی کم، رادیاتورهایی با سطح نوسانی جامد نمی توانند امواج مافوق صوت را با شدت بالا منتقل کنند. نقطه ضعف ژنراتورهای مکانیکی دامنه وسیع فرکانس های منتشر شده توسط آنها است که دامنه آنها را در زیست شناسی محدود می کند.

منابع الکترومکانیکی اولتراسوند انرژی الکتریکی عرضه شده به آنها را به انرژی ارتعاشات صوتی تبدیل می کند. گسترده ترین آنها تابش های پیزوالکتریک و مغناطیسی است.

در سال 1880 دانشمندان فرانسوی پیر و ژاک کوری پدیده ای به نام کشف کردند اثر پیزوالکتریک(گرم پیزو- فشار می دهم). اگر به روش خاصی از کریستال های مواد خاص (کوارتز، نمک روشل) بریده شود. بشقاب و آن را فشرده کنید، سپس بارهای الکتریکی مخالف بر روی صورت آن ظاهر می شود. هنگامی که فشرده سازی با کشش جایگزین می شود، علائم بارها تغییر می کند. اثر پیزوالکتریک برگشت پذیر است. این بدان معناست که اگر یک کریستال در میدان الکتریکی قرار گیرد بسته به جهت بردار شدت میدان الکتریکی کشیده یا منقبض می شود. در یک میدان الکتریکی متناوب، کریستال به مرور زمان با تغییر جهت بردار شدت تغییر شکل می‌دهد و روی ماده اطراف به عنوان یک پیستون عمل می‌کند و فشرده‌سازی و نادری ایجاد می‌کند، یعنی یک موج صوتی طولی.

اثر مستقیم پیزوالکتریک در گیرنده های اولتراسوند استفاده می شود که در آن ارتعاشات صوتی به ارتعاشات الکتریکی تبدیل می شوند. اما اگر ولتاژ متناوب فرکانس مربوطه به چنین گیرنده ای اعمال شود، آنگاه به ارتعاشات اولتراسونیک تبدیل می شود و گیرنده به عنوان یک رادیاتور عمل می کند. در نتیجه، یک کریستال می تواند به نوبه خود هم به عنوان گیرنده و هم به عنوان یک فرستنده اولتراسوند عمل کند. چنین وسیله ای مبدل آکوستیک اولتراسونیک نامیده می شود (شکل). با توجه به اینکه استفاده از امواج فراصوت در زمینه های مختلف علوم، فناوری، پزشکی و دامپزشکی هر ساله در حال افزایش است، تعداد فزاینده ای از مبدل های اولتراسونیک مورد نیاز است، اما ذخایر کوارتز طبیعی نمی تواند تقاضای روزافزون آن را برآورده کند. معلوم شد که مناسب ترین جایگزین برای کوارتز تیتانات باریم است که مخلوطی بی شکل از دو ماده معدنی - کربنات باریم و دی اکسید تیتانیوم است. برای دادن خواص مورد نظر، توده آمورف را تا دمای بالا گرم می کنند و در آن نرم می شود و در میدان الکتریکی قرار می گیرد. در این حالت، قطبش مولکول های دوقطبی رخ می دهد. پس از سرد شدن ماده در میدان الکتریکی، مولکول ها در موقعیت جهت گیری ثابت می شوند و ماده یک گشتاور دوقطبی الکتریکی معینی به دست می آورد. باریم تیتانات دارای اثر پیزوالکتریک 50 برابر قوی تر از کوارتز است و هزینه آن پایین است.

مبدل های نوع دیگر بر اساس این پدیده هستند مغناطیس انقباض(lat. strictura - انقباض). این پدیده در این واقعیت نهفته است که در طول مغناطش، میله فرومغناطیسی بسته به جهت مغناطیسی فشرده یا کشیده می شود. اگر میله در یک میدان مغناطیسی متناوب قرار گیرد، طول آن به مرور زمان با تغییر در جریان الکتریکی که میدان مغناطیسی را ایجاد می کند، تغییر می کند. تغییر شکل میله باعث ایجاد موج صوتی در محیط می شود.

برای ساخت مبدل های مغناطیسی، آلیاژهای پرمندور، نیکل، آلیاژهای آهن و آلومینیوم - آلیفرها استفاده می شود. آنها مقادیر زیادی از تغییر شکل های نسبی، چگالی مکانیکی بالا و حساسیت کمتری نسبت به اثرات دما دارند.

هر دو نوع مبدل در تجهیزات مدرن اولتراسونیک استفاده می شود. پیزوالکتریک برای به دست آوردن سونوگرافی با فرکانس بالا (بالای 100 کیلوهرتز)، مغناطیسی - برای به دست آوردن اولتراسوند با فرکانس پایین استفاده می شود. برای اهداف پزشکی و دامپزشکی، معمولاً از ژنراتورهای با توان کوچک (10-20 وات) استفاده می شود (شکل).

برهمکنش اولتراسوند با ماده

اجازه دهید در نظر بگیریم که هنگام انتشار اولتراسوند در یک ماده، چه پارامترهایی از حرکت نوسانی باید انجام شود. اجازه دهید امیتر موجی با شدت ایجاد کند من\u003d 10 5 وات / متر مربع و فرکانس 10 5 هرتز. من= 0,5rcA 2 w 2 = 2cA 2 rp 2 n 2. از اینجا

با جایگزینی مقادیر مقادیر موجود در فرمول، دامنه جابجایی ذرات آب در شرایط داده شده را بدست می آوریم. و= 0.6 میکرومتر مقدار دامنه شتاب ذرات آب a m = آه 2 \u003d 2 4 10 5 m / s 2، که 24000 برابر بیشتر از شتاب گرانش است. حداکثر مقدار فشار آکوستیک آر a = rcAw\u003d 5.6 10 5 Pa @ 6 atm. هنگام فوکوس کردن اولتراسوند، فشارهای بالاتری نیز به دست می آید.

هنگامی که یک موج اولتراسونیک در یک مایع در طول نیم دوره های نادری منتشر می شود، نیروهای کششی ایجاد می شود که می تواند منجر به پارگی مایع در یک مکان معین و تشکیل حباب های پر از بخار این مایع شود. این پدیده نامیده می شود کاویتاسیون(lat. cavum - پوچی). حباب‌های کاویتاسیون زمانی تشکیل می‌شوند که تنش کششی در مایع از مقداری بحرانی به نام آستانه کاویتاسیون بیشتر شود. برای آب خالص، مقدار نظری آستانه کاویتاسیون r به\u003d 1.5 10 8 Pa \u003d 1500 اتمسفر. مایعات واقعی به دلیل این واقعیت که همیشه حاوی هسته های کاویتاسیون هستند - حباب های گاز میکروسکوپی، ذرات جامد با شکاف های پر از گاز و غیره، دوام کمتری دارند. بارهای الکتریکی اغلب روی سطح حباب ها ظاهر می شوند. فروپاشی حباب های کاویتاسیون با گرم شدن شدید محتویات آنها و همچنین انتشار گازهای حاوی اجزای اتمی و یونیزه همراه است. در نتیجه، ماده در ناحیه کاویتاسیون تحت تأثیرات شدید قرار می گیرد. این خود را در فرسایش حفره ای، یعنی در تخریب سطح جامدات نشان می دهد. حتی مواد قوی مانند فولاد و کوارتز نیز تحت تأثیر امواج هیدرودینامیکی ریزشوک ناشی از فروپاشی حباب ها از بین می روند، به غیر از اشیاء بیولوژیکی موجود در مایع، مانند میکروارگانیسم ها. این برای تمیز کردن سطح فلزات از رسوب، لایه های چرب و همچنین برای پراکنده کردن جامدات و به دست آوردن امولسیون های مایعات غیر قابل اختلاط استفاده می شود.

هنگامی که شدت سونوگرافی کمتر از 0.3-10 4 W/m2 حفره ای در بافت ها رخ نمی دهد و سونوگرافی باعث تعدادی اثرات دیگر می شود. بنابراین، جریان‌های صوتی یا «باد صوتی» در مایعی به وجود می‌آیند که سرعت آن به ده‌ها سانتی‌متر در ثانیه می‌رسد. جریان های صوتی مایعات تابیده شده را مخلوط می کنند و خواص فیزیکی سوسپانسیون ها را تغییر می دهند. اگر ذراتی در مایع وجود داشته باشد که بارهای الکتریکی مخالف و جرم های متفاوتی داشته باشند، در موج اولتراسونیک این ذرات از موقعیت تعادل در فواصل مختلف منحرف می شوند و اختلاف پتانسیل متغیری در میدان موج ایجاد می شود (اثر دبای). چنین پدیده ای به عنوان مثال در محلول نمک خوراکی حاوی یون های H + و یون های C1 - 35 برابر سنگین تر رخ می دهد. با تفاوت های زیاد در جرم ها، پتانسیل Debye می تواند به ده ها و صدها میلی ولت برسد.

جذب اولتراسوند توسط یک ماده با انتقال انرژی مکانیکی به انرژی حرارتی همراه است. گرما در مناطق مجاور رابط بین دو رسانه با امپدانس های صوتی متفاوت تولید می شود. هنگامی که اولتراسوند منعکس می شود، شدت موج نزدیک به مرز افزایش می یابد و بر این اساس، مقدار انرژی جذب شده افزایش می یابد. با فشار دادن قطره چکان روی دست خیس می توان این موضوع را تایید کرد. به زودی، احساس درد در طرف مقابل بازو ایجاد می شود، مشابه درد ناشی از سوختگی، که ناشی از سونوگرافی منعکس شده در رابط پوست و هوا است. با این حال، اثر حرارتی اولتراسوند در شدت های مورد استفاده در درمان بسیار کم است.

در میدان اولتراسونیک، هم واکنش های اکسیداتیو و هم واکنش های احیا، و حتی آن هایی که در شرایط عادی امکان پذیر نیستند، ممکن است رخ دهد. یکی از واکنش های مشخصه، تقسیم یک مولکول آب به رادیکال های H + و OH - و به دنبال آن تشکیل پراکسید هیدروژن H 2 O 2 و برخی اسیدهای چرب است. اولتراسوند تأثیر قابل توجهی بر برخی از ترکیبات بیوشیمیایی دارد: مولکول‌های اسید آمینه از مولکول‌های پروتئین جدا می‌شوند، پروتئین‌ها دناتوره می‌شوند و غیره. همه این واکنش‌ها، بدیهی است که توسط فشارهای عظیمی که در امواج شوک کاویتاسیون ایجاد می‌شوند، تحریک می‌شوند، اما در حال حاضر وجود دارد. هنوز تئوری کاملی از واکنش های صوتی-شیمیایی وجود ندارد.

اولتراسوند باعث درخشش آب و برخی مایعات دیگر می شود (لومینسانس ایالات متحده). این درخشش بسیار ضعیف است و معمولاً توسط فتومولتیپلایرها ثبت می شود. دلیل درخشش عمدتاً این است که هنگام فروپاشی حباب‌های کاویتاسیون، گرمایش آدیاباتیک قوی بخار محصور در آنها اتفاق می‌افتد. دمای داخل حباب ها می تواند به 104 کلوین برسد که منجر به تحریک اتم های گاز و انتشار کوانتوم های نور توسط آنها می شود. شدت لومینسانس اولتراسونیک به مقدار گاز موجود در حباب، به خواص مایع و شدت امواج فراصوت بستگی دارد. این پدیده حاوی اطلاعاتی در مورد ماهیت و سینتیک فرآیندهایی است که هنگام تابش یک مایع با اولتراسوند رخ می دهد. همانطور که توسط V. B. Akopyan و A. I. Zhuravlev نشان داده شد، در برخی از بیماری های اولتراسوند، لومینسانس تعدادی از مایعات بیولوژیکی تغییر می کند، که می تواند مبنایی برای تشخیص این بیماری ها باشد.

عمل اولتراسوند بر روی اشیاء بیولوژیکی

اولتراسوند، مانند سایر عوامل فیزیکی، تأثیر مخربی بر موجودات زنده دارد و در نتیجه واکنش‌های تطبیقی ​​بدن ایجاد می‌شود. مکانیسم اثر مزاحم اولتراسوند هنوز به اندازه کافی مورد مطالعه قرار نگرفته است، اما می توان استدلال کرد که با ترکیبی از اقدامات مکانیکی، حرارتی و فیزیکوشیمیایی تعیین می شود. اثربخشی این عوامل به دفعات و شدت سونوگرافی بستگی دارد. در بالا، مقادیر دامنه فشار صوتی و شتاب ذرات محیط در موج اولتراسونیک محاسبه شد، که معلوم شد بسیار بزرگ است، اما آنها ایده ای از نیروهای مکانیکی در هر سلول به دست نمی دهند. محاسبه نیروهای وارد بر یک سلول در میدان اولتراسونیک توسط V. B. Akopyan انجام شد، که نشان داد اگر اولتراسوند با فرکانس 1 مگاهرتز و شدت 10 4 W/m 2 بر روی سلول 5 10 - 5 عمل کند. متر، پس حداکثر اختلاف نیروهای کششی و فشاری در انتهای مخالف سلول از 10 تا 13 نیوتن تجاوز نمی کند. چنین نیروهایی نمی توانند تأثیر قابل توجهی بر سلول داشته باشند، به غیر از تخریب آن. بنابراین، نیروهای کششی و فشاری که بر روی یک سلول در یک موج اولتراسونیک وارد می‌شوند، به سختی می‌توانند به پیامدهای بیولوژیکی ملموس منجر شوند.

ظاهراً جریان‌های صوتی که منجر به انتقال ماده و اختلاط مایع می‌شوند کارآمدتر هستند. در داخل سلولی با ساختار داخلی پیچیده، میکروجریان ها ممکن است آرایش متقابل اندامک های سلولی را تغییر دهند، سیتوپلاسم را مخلوط کرده و ویسکوزیته آن را تغییر دهند، ماکرومولکول های بیولوژیکی (آنزیم ها، هورمون ها، آنتی ژن ها) را از غشای سلول جدا کنند، بار سطحی، غشاها و آنها را تغییر دهند. نفوذپذیری، بر زنده ماندن سلول تأثیر می گذارد. اگر غشاها آسیب نبینند، پس از مدتی ماکرومولکول هایی که به محیط خارج سلولی یا سیتوپلاسم وارد شده اند به سطح غشاها برمی گردند، اگرچه مشخص نیست که دقیقاً به مکان هایی که از آن پاره شده اند می رسند یا خیر. و اگر نه، آیا این منجر به چه چیزی می شود یا اختلالاتی در فیزیولوژی سلولی.

تخریب غشاء در شدت اولتراسوند به اندازه کافی بالا رخ می دهد، با این حال، سلول های مختلف مقاومت متفاوتی دارند: برخی از سلول ها در حال حاضر با شدت های مرتبه 0.1 10 4 W / m 2 تخریب شده اند، در حالی که برخی دیگر شدت تا 25 10 4 W / m 2 را تحمل می کنند و بالاتر . به عنوان یک قاعده، سلول های بافت حیوانی حساس تر هستند و سلول های گیاهی محافظت شده توسط یک غشای قوی حساسیت کمتری دارند. مقاومت اولتراسونیک متفاوت گلبول های قرمز در فصل اول مورد بحث قرار گرفت. تابش اولتراسونیک با شدت بیش از 0.3·10 4 W/m2 (یعنی بالاتر از آستانه حفره) برای از بین بردن باکتری ها و ویروس های موجود در مایع استفاده می شود. اینگونه است که باسیل های حصبه و سل و استرپتوکوک و ... از بین می روند.لازم به ذکر است که تابش سونوگرافی با شدت کمتر از آستانه کاویتاسیون می تواند منجر به افزایش فعالیت حیاتی سلول ها و افزایش تعداد اینها شود. میکروارگانیسم هایی که به جای تأثیر مثبت منجر به تأثیر منفی می شوند. سونوگرافی که در درمان و تشخیص استفاده می شود باعث ایجاد حفره در بافت ها نمی شود. این به دلیل شدت های عمدی کم (از 0.05 تا 0.1 W / cm2) یا استفاده از پالس های شدید (تا 1 کیلو وات / سانتی متر مربع) اما کوتاه (از 1 تا 10 میکرو ثانیه) برای اکولوکاسیون اندام های داخلی است. شدت متوسط ​​زمان اولتراسوند نیز در این مورد بیشتر از 0.1-10 4 W/m 2 نیست، که برای ایجاد کاویتاسیون کافی نیست.

گرم شدن بافت ها در طول تابش آنها با اولتراسوند درمانی بسیار ناچیز است. بنابراین، هنگامی که اندام های فردی گاوها در محل قرار گرفتن در معرض سونوگرافی تحت تابش قرار می گیرند، دمای پوست بیش از 1 درجه سانتیگراد با شدت 104 W/m2 افزایش نمی یابد. هنگام تابش اولتراسوند، گرما عمدتاً نه در بخش عمده بافت، بلکه در سطح مشترک بین بافت‌ها با مقاومت‌های صوتی متفاوت یا در همان بافت در ناهمگنی‌های ساختار آن آزاد می‌شود. ممکن است که این واقعیت را توضیح دهد که بافت هایی با ساختار پیچیده (ریه ها) نسبت به بافت های همگن (کبد و غیره) به سونوگرافی حساس تر هستند. گرمای نسبتا زیادی در مرز بافت نرم و استخوان آزاد می شود.

ممکن است تأثیرات مرتبط با پتانسیل Debye کمتر قابل توجه نباشد. پالس های تشخیصی اولتراسوند می توانند پتانسیل Debye را تا صدها میلی ولت در بافت ها ایجاد کنند که به ترتیب بزرگی با پتانسیل های غشای سلولی قابل مقایسه است و این می تواند باعث دپلاریزاسیون غشا و افزایش نفوذپذیری آنها نسبت به یون های دخیل در متابولیسم سلولی شود. لازم به ذکر است که تغییر در نفوذپذیری غشای سلولی یک پاسخ جهانی به قرار گرفتن در معرض مافوق صوت است، صرف نظر از اینکه کدام یک از عوامل اولتراسونیک بر روی سلول ها در یک مورد غالب است.

بنابراین، عمل بیولوژیکی اولتراسوند به دلیل بسیاری از فرآیندهای به هم پیوسته است که برخی از آنها تا به امروز به اندازه کافی مورد مطالعه قرار نگرفته و شرح آنها در وظیفه کتاب درسی گنجانده نشده است. به گفته V.B. هاکوبیان، اولتراسوند باعث زنجیره تبدیل زیر در اجسام بیولوژیکی می شود: عمل اولتراسونیک ® جریان های میکرو در سلول ® افزایش نفوذپذیری غشای سلولی ® تغییر در ترکیب محیط داخل سلولی ® نقض شرایط بهینه برای فرآیندهای آنزیمی ® سرکوب واکنش های آنزیمی در سلول ® سنتز آنزیم های جدید در سلول و غیره. آستانه تأثیر بیولوژیکی اولتراسوند به اندازه ای از شدت آن خواهد بود که در آن هیچ نقض نفوذپذیری غشای سلولی وجود ندارد، یعنی شدت آن بیشتر نیست. از 0.01·10 4 وات بر متر مربع.

سونوگرافی که خاصیت بیولوژیکی قوی دارد می تواند در کشاورزی استفاده شود. آزمایش‌های سال‌های اخیر نوید تأثیر امواج فراصوت کم فرکانس را بر بذر غلات و محصولات باغی، علوفه‌ای و گیاهان زینتی نشان داده است.

سونوگرافی در دنیای حیوانات

برخی از پرندگان شبگرد از صداهای محدوده قابل شنیدن برای پژواک (شب جار، سوئیفت سالانگان) استفاده می کنند. برای مثال، Nightjars تماس‌های تند و تیز با فرکانس ۷ کیلوهرتز برقرار می‌کنند. پس از هر تماس، پرنده صدای منعکس شده از مانع را می گیرد و محل این مانع را در جهتی که پژواک از آن می آید، تشخیص می دهد. با دانستن سرعت انتشار صوت و زمان سپری شده از انتشار آن تا دریافت، می توان فاصله تا مانع را محاسبه کرد. البته پرنده چنین محاسباتی را انجام نمی دهد، اما به نوعی مغزش به او اجازه می دهد در فضا به خوبی جهت یابی کند.

اندام های اکولوکاسیون اولتراسونیک در خفاش ها به بیشترین کمال رسیده اند. از آنجایی که حشرات به عنوان غذا برای آنها، یعنی اجسام با اندازه کوچک، برای کاهش پراش در چنین اجسامی، استفاده از نوسانات با طول موج کم ضروری است. در واقع، اگر اندازه حشره را 3 میلی متر فرض کنیم، پراش روی آن در طول موجی با همان مرتبه قدر ناچیز خواهد بود و برای این کار فرکانس نوسان باید حداقل برابر باشد. n = ج/ل= 340/3 10 –3 » 10 5 هرتز = 100 کیلوهرتز. این نشان دهنده نیاز به استفاده از اولتراسوند برای اکولوکاسیون است، و در واقع، خفاش ها سیگنال هایی با فرکانس های مرتبه 100 کیلوهرتز منتشر می کنند. روند اکولوکاسیون به شرح زیر است. این حیوان سیگنالی با مدت زمان 1-2 میلی ثانیه منتشر می کند و در این مدت گوش های حساسش توسط ماهیچه های خاصی بسته می شود. سپس سیگنال متوقف می شود، گوش ها باز می شوند و خفاش سیگنال منعکس شده را می شنود. در طول شکار، سیگنال ها یکی پس از دیگری تا 250 بار در ثانیه دنبال می شوند.

حساسیت دستگاه اکولوکیشن خفاش ها بسیار بالاست. بنابراین، به عنوان مثال، گریفین در یک اتاق تاریک شبکه ای از سیم های فلزی به قطر 0.12 میلی متر با فاصله بین سیم ها 30 سانتی متر کشید که فقط کمی بیشتر از طول بال خفاش ها بود. با این وجود، حیوانات آزادانه در اطراف اتاق بدون دست زدن به سیم ها پرواز می کردند. قدرت سیگنال درک شده توسط آنها، منعکس شده از سیم، حدود 10-17 وات بود. توانایی خفاش ها در جداسازی سیگنال مورد نظر از هرج و مرج صداها نیز شگفت انگیز است. در طول شکار، هر خفاش فقط سیگنال های اولتراسونیک را که خودش منتشر می کند، درک می کند. بدیهی است که اندام‌های این جانوران تنظیم تشدید شدیدی برای سیگنال‌هایی با فرکانس معین دارند و به سیگنال‌هایی که تنها کسری از هرتز با سیگنال‌های خود تفاوت دارند، پاسخ نمی‌دهند. تاکنون هیچ دستگاه مکان یابی ساخته شده توسط انسان چنین گزینش و حساسیتی نداشته است. دلفین ها به طور گسترده از مکان یابی اولتراسونیک استفاده می کنند. حساسیت مکان یاب آنها به حدی است که آنها می توانند گلوله ای را که در فاصله 20 تا 30 متری در آب فرو رفته است، تشخیص دهند. محدوده فرکانس ساطع شده توسط دلفین ها از چند ده هرتز تا 250 کیلوهرتز است، اما شدت آن حداکثر در 20 تا 60 کیلوهرتز است. برای ارتباط درون گونه ای، دلفین ها از صداهایی در محدوده قابل شنیدن برای انسان، تا حدود 400 هرتز استفاده می کنند.