Ultrasone energie werkt in op het medium, waardoor de deeltjes met hoge snelheid gaan trillen en mechanische veranderingen veroorzaken, zoals snelheid, versnelling, geluidsdruk en geluidsintensiteit, waardoor mechanische effecten worden veroorzaakt. Ultrasoon geluid is een vorm van mechanische energievoortplanting, die verband houdt met het golfproces en een lineair trillingseffect zal veroorzaken. Wanneer de ultrasone golf zich in het medium voortplant, is de door de ultrasone golf veroorzaakte versnelling van het deeltje, hoewel de amplitude van de deeltjesverplaatsing klein is, zeer groot.
Als de ultrasone golf van 20 kHz, 1 W/cm2 zich voortplant in water, is de geluidsdrukamplitude die erdoor wordt gegenereerd 173 kPa, wat betekent dat de geluidsdrukamplitude 20.000 keer moet veranderen tussen positief en negatief 173 kPa per seconde, en de maximale deeltjesversnelling tot 1440 km/s2, wat ongeveer 1500 keer de versnelling van de zwaartekracht is, zo'n intense en snel veranderende mechanische beweging is het mechanische trillingseffect van krachtige ultrasone golven.
Wanneer het ultrasone medium geen uniform gelaagd medium is (zoals biologisch weefsel, menselijk lichaam, enz.), zal de akoestische impedantie van elke laag media ervoor zorgen dat de gereflecteerde geluidsgolven reflecteren en een staande golf vormen. De antinodes en knooppunten van de staande golf veroorzaken druk, spanning en versnellingsveranderingen. Omdat de massa van verschillende mediadeeltjes (zoals biomoleculen) verschillend is, is de trillingssnelheid veroorzaakt door de drukverandering verschillend, en is de drukverandering veroorzaakt door de relatieve beweging tussen de mediadeeltjes een andere reden voor het ultrasone mechanische effect. De mechanische effecten met behulp van ultrasoon geluid moeten worden verwerkt (perforatie, snijden, verdichting, oppervlakteversterking, lassen, reinigen, polijsten en verwijderen van ongewenste films en vuil, enz.), En ook worden gebruikt om dispersie, homogenisatie, emulgering en verpletteren, sterilisatie en andere processen te versnellen.
Het mechanische effect van ultrageluid wordt op grote schaal gebruikt bij de productie, en voorbeelden zijn als volgt.
Mechanische roering
Ultrasone hoogfrequente trillingen en stralingsdruk kunnen effectieve agitatie en stroming in gas en vloeistof vormen. De sterke straal en lokale microstroom die wordt gegenereerd door de trillingen van de cavitatiebel op het vaste oppervlak kunnen de oppervlaktespanning en wrijving van de vloeistof aanzienlijk verzwakken en de aangehechte laag van het vaste-vloeistofgrensvlak vernietigen, zodat deze de gewone laagfrequente mechanische agitatie niet kan bereiken. effect. Dit effect is de fysieke basis voor de toepassing van medicijnen via de menselijke huid, schoonheidsproducten op de menselijke huid, ultrasone ontgassing, egalisatie en verfijning van voedsel en cosmetica.
Interdiffusie
De druk en het hoge temperatuureffect van ultrasone trillingen en cavitatie worden gebruikt om de wederzijdse penetratie van moleculen tussen twee vloeistoffen, twee vaste stoffen of vloeistof-vaste stof en vloeistof-gas-grensvlakken te bevorderen om nieuwe materiaaleigenschappen te vormen. Ultrasoon lassen van metalen of kunststoffen, ultrasone emulgering, reiniging en verneveling kunnen als dergelijke effecten worden geclassificeerd.
Homogeniseren
Nadat de cavitatiebellen zijn gesloten, kan de lokale schokgolf de deeltjes in de vloeistof verpletteren om deze fijn te maken; maak het kristal uniform; de grote en ongelijkmatige melkdruppeltjes verspreiden in kleine uniforme middelen (zoals medische contrastmiddelen, middelen voor de behandeling van kanker, enz.); Het kan zelfs trombolyse en andere effecten omvatten.
Cohesie
Ultrasone trillingen kunnen ervoor zorgen dat de zwevende deeltjes in het gas en het vloeibare medium met verschillende snelheden bewegen, waardoor de kans op fasebotsing groter wordt; of door staande golven te gebruiken om ze naar de antinodes te laten neigen, waardoor er een agglomeratieproces plaatsvindt. Stofopvang in het rookkanaal en kunstmatige regen vallen in deze categorie.
Mechanische snijwerking
Door de grote versnelling van ultrasone trillingen en de werking van cavitatie en akoestische corrosie kan een speciale en nauwkeurige verwerking van harde en brosse materialen (edelstenen, keramiek, glas, magnetisch staal, etc.) worden uitgevoerd.
Verpletteren
Het gebruik van ultrasone pulsen met hoge intensiteit kan nierstenen en galstenen in het lichaam verpletteren zonder de zachte weefsels te beschadigen.
