Różnica między częstotliwością ultradźwiękową a mocą

Wprowadzenie do częstotliwości ultradźwiękowych:

Częstotliwość ultradźwięków to liczba razy, w których okresowa zmiana jest wykonywana w jednostce czasu, i jest wielkością opisującą częstotliwość okresowego ruchu. Jest powszechnie reprezentowana przez symbol f, z jednostką jednej sekundy i symbolem s-1. Na pamiątkę wkładu niemieckiego fizyka Hertza, ludzie nazwali jednostkę częstotliwości Hertz, w skrócie „Hertz”, z symbolem Hz. Każdy obiekt ma częstotliwość niezależną od amplitudy określoną przez jego własne właściwości, która jest nazywana częstotliwością własną. Koncepcja częstotliwości jest stosowana nie tylko w mechanice i akustyce, ale także powszechnie stosowana w elektromagnetyce, optyce i technologii radiowej.

Czas potrzebny cząstce w ośrodku do wykonania oscylacji tam i z powrotem w położeniu równowagi raz nazywa się okresem, wyrażonym w T i mierzonym w sekundach (s); Liczba razy, gdy cząstka wykonuje drgania w ciągu 1 sekundy, nazywa się częstotliwością, reprezentowaną przez f, w cyklach na sekundę, znaną również jako herce (Hz). Okres i częstotliwość mają wzajemną zależność, wyrażoną następująco: f=1/T

Długość fali ultradźwięków w ośrodku (λ). Związek między częstotliwościami jest następujący: c= λ F

We wzorze c jest prędkością dźwięku, m/s; λ jest długością fali, m; F jest częstotliwością, Hz.

Można zauważyć, że dla pewnego medium prędkość propagacji ultradźwięków w nim jest stała. Im wyższa częstotliwość ultradźwięków, tym krótsza długość fali; odwrotnie, im niższa częstotliwość ultradźwięków, tym dłuższa długość fali.

Wprowadzenie do mocy ultradźwiękowej:

Moc ultradźwięków odnosi się do ilości pracy wykonanej przez obiekt w jednostce czasu, czyli moc jest wielkością fizyczną opisującą szybkość wykonanej pracy. Ilość pracy jest stała, a im krótszy czas, tym większa wartość mocy. Wzór na obliczenie mocy to: moc=praca/czas. Moc jest wielkością fizyczną charakteryzującą szybkość wykonanej pracy. Praca wykonana w jednostce czasu nazywana jest mocą, wyrażoną w P.

Podczas procesu transmisji ultradźwięków, gdy ultradźwięki są przesyłane do wcześniej nieruchomego ośrodka, powodują one drgania cząstek ośrodka tam i z powrotem w pobliżu położenia równowagi, co powoduje ściskanie i rozszerzanie się ośrodka. Można powiedzieć, że ultradźwięki umożliwiają ośrodkowi uzyskanie energii kinetycznej drgań i potencjalnej energii odkształcenia. Energia dźwięku uzyskana przez ośrodek z powodu zakłóceń ultradźwiękowych jest sumą energii kinetycznej drgań i potencjalnej energii odkształcenia.

Gdy ultradźwięki rozprzestrzeniają się w medium, rozprzestrzenia się również energia. Jeśli weźmiemy mały element objętości (dV) w polu dźwiękowym, niech pierwotna objętość medium będzie Vo, ciśnienie po, a gęstość ρ {{0}} Energia kinetyczna Δ Ek uzyskana przez element objętości (dV) z powodu drgań ultradźwiękowych; △ Ek=( ρ 0 Vo) u2/2

△ Ek to energia kinetyczna, J; U to prędkość cząstki, m/s; ρ 0 to gęstość ośrodka, kg/m3; Vo to początkowa objętość, m3.

Jedną z ważnych cech ultradźwięków jest ich moc, która jest znacznie większa niż zwykłych fal dźwiękowych. To jeden z ważnych powodów, dla których ultradźwięki mogą być szeroko stosowane w wielu dziedzinach.

Gdy fale ultradźwiękowe docierają do pewnego ośrodka, cząsteczki ośrodka drgają z powodu działania fal ultradźwiękowych, a ich częstotliwość drgań jest taka sama jak częstotliwość fal ultradźwiękowych. Częstotliwość drgań cząsteczkowych ośrodka określa prędkość drgań, a im wyższa częstotliwość, tym większa prędkość. Energia uzyskana przez cząsteczki ośrodka z powodu drgań jest nie tylko związana z masą cząsteczek ośrodka, ale także jest wprost proporcjonalna do kwadratu prędkości drgań cząsteczek ośrodka. Tak więc, im wyższa częstotliwość ultradźwięków, tym wyższa energia uzyskana przez cząsteczki ośrodka. Częstotliwość ultradźwięków jest znacznie wyższa niż zwykłych fal dźwiękowych, więc ultradźwięki mogą dać cząsteczkom ośrodka dużo energii, podczas gdy zwykłe fale dźwiękowe mają niewielki wpływ na cząsteczki ośrodka. Innymi słowy, ultradźwięki mają znacznie większą energię niż fale dźwiękowe i mogą zapewnić wystarczającą energię cząsteczkom ośrodka.

Różnica pomiędzy częstotliwością i mocą ultradźwięków:

Częstotliwość i moc ultradźwięków to dwa kluczowe parametry pomiaru ich wydajności. Z perspektywy makro, moc określa intensywność i przepuszczalność ultradźwięków, podczas gdy częstotliwość określa głębokość i rozdzielczość penetracji ultradźwięków.

Im wyższa częstotliwość, tym krótsza długość fali, tym silniejsza penetracja, ale większa moc, która może wytworzyć silniejszą energię dźwięku. W zastosowaniach, ultradźwięki stosowane w medycynie są głównie niskiej mocy i wysokiej częstotliwości, które mogą być używane do badania i leczenia ultradźwiękowego; Fale ultradźwiękowe stosowane w przemyśle są głównie wysokiej mocy i wysokiej częstotliwości, które mogą być używane do przetwarzania, czyszczenia, pomiaru itp. Częstotliwość i moc ultradźwięków to dwa kluczowe wskaźniki wydajności ultradźwięków. Wybór odpowiednich parametrów ultradźwięków może lepiej spełnić wymagania aplikacji.