Listopad 2008 r.
Pytania sprawdzające do tematu:
Urządzenia do wytwarzania ultradźwięków.
1. Czym są ultradźwięki ?
Ultradźwięki, podobnie jak dźwięki, są falami - zmianami stanu (ciśnienia, gęstości) ośrodka, czasowo lub przestrzennie okresowymi.
Ultradźwięki są falami mechanicznymi podłużnymi (cząsteczki ośrodka drgają w kierunku rozchodzenia się fali), rozchodzącymi się w ośrodkach sprężystych.
Ultradźwięki różnią się od dźwięków słyszalnych dla ludzi częstotliwością drgań.
Częstotliwość drgań dla dźwięków słyszalnych przez ludzi mieści się w zakresie
od 20 Hz do 20 kHz (1 kHz = 103 Hz).
Częstotliwość drgań dla ultradźwięków wynosi od 20 kHz do 10 GHz
(1 GHz = 109 Hz).
2. W jaki sposób wytwarza się ultradźwięki ?
Ultradźwięki można wytworzyć za pomocą następujących metod (przetworników):
1) mechanicznych,
2) aerodynamicznych,
3) hydrodynamicznych,
4) magnetycznych,
5) piezomagnetycznych (magnetostrykcyjnych),
6) piezoelektrycznych,
7) piezoceramicznych,
8) laserem (impulsowe, miejscowe ogrzewanie ośrodka),
9) łukiem elektrycznym (impulsowe, miejscowe ogrzewanie ośrodka).
3. Na czym polega zjawisko kawitacji ?
Kawitacja (ang. cavity = dziura, ubytek) jest zjawiskiem polegającym na powstawaniu pustych obszarów (pęcherzyków) w cieczy podczas jej rozrzedzania się pod wpływem spadku ciśnienia, oraz zanikaniu tych obszarów podczas zagęszczania się cieczy pod wpływem wzrostu ciśnienia.
Pęcherzyki kawitacyjne powstają w wyniku rozerwania struktury cieczy.
Rozerwanie cieczy wymaga wykonania pracy przeciwko siłom spójności (kohezji) jej cząsteczek. Potrzebne są do tego ciśnienia rozciągające rzędu wielu atmosfer.
Przy zanikaniu (implozji) pęcherzyków kawitacyjnych, wyzwalane są ciśnienia wielokrotnie większe od poprzednich, mogące sięgać wielu tysięcy atmosfer.
Działa to jak początkowy zapłon, wywołujący liczne kawitacje wtórne.
Zjawisko kawitacji występuje dopiero po przekroczeniu pewnego poziomu natężenia dźwięku, tzw. progu kawitacji.
Pęcherzyki kawitacyjne są wypełnione parami cieczy, w której powstają.
Temperatura wrzenia płynu zmniejsza się wraz ze spadkiem ciśnienia.
Lokalny spadek ciśnienia prowadzić może do wrzenia cieczy i tworzenia się pęcherzyków gazu.
Kiedy ciśnienie ponownie rośnie, pęcherzyki zapadają się, a często gwałtownie implodują, co wytwarza fale uderzeniowe.
niewmar