/ Que es ultrasonido? Aplicación de ultrasonido en ingeniería y medicina

Que es ultrasonido? Aplicación de ultrasonido en ingeniería y medicina

El siglo 21 - la era de la electrónica de radio, átomo, conquistaespacio y ultrasonido. La ciencia del ultrasonido es relativamente joven hoy. A finales del siglo XIX, PN Lebedev, un fisiólogo ruso, realizó sus primeros estudios. Después de esto, muchos científicos destacados comenzaron a estudiar ultrasonido.

Que es ultrasonido?

Ultrasonido es una onda que se propagael movimiento vibratorio que hacen las partículas del medio. Tiene sus propias características, que difiere de los sonidos del rango audible. Es relativamente fácil obtener radiación direccional en el rango ultrasónico. Además, está bien enfocado, y como resultado de esto, la intensidad de las oscilaciones aumenta. Al propagarse en sólidos, líquidos y gases, el ultrasonido produce fenómenos interesantes que han encontrado aplicación práctica en muchos campos de la ingeniería y la ciencia. Eso es lo que es el ultrasonido, cuyo papel es muy importante hoy en día en varias esferas de la vida.

El papel del ultrasonido en la ciencia y la práctica

aplicación de ultrasonido

Ultrasonido en los últimos años comenzó a jugar en científicaLa investigación es cada vez más importante. Se llevaron a cabo investigaciones experimentales y teóricas en el campo de las corrientes acústicas y la cavitación ultrasónica, lo que permitió a los científicos desarrollar procesos tecnológicos que ocurren cuando se exponen a ultrasonidos en la fase líquida. Es un método poderoso para investigar varios fenómenos en un campo de conocimiento como la física. El ultrasonido se usa, por ejemplo, en la física de semiconductores y cuerpos sólidos. Hoy se está formando una rama separada de la química, llamada "química ultrasónica". Su aplicación nos permite acelerar muchos procesos químico-tecnológicos. También surgió la acústica molecular, una nueva sección de la acústica, que estudia la interacción molecular con la sustancia de las ondas sonoras. Aparecieron nuevas áreas de aplicación de ultrasonido: holografía, introscopía, acústicoelectrónica, fase ultrasónica, acústica cuántica.

Además del trabajo experimental y teórico enesta área, hoy ha habido muchas prácticas. Se han desarrollado máquinas ultrasónicas especiales y universales, instalaciones que operan bajo una mayor presión estática, etc. Se han introducido en la producción dispositivos automáticos ultrasónicos incluidos en las líneas de producción, lo que permite aumentar sustancialmente la productividad laboral.

Más sobre ultrasonido

Vamos a hablar en más detalle sobre lo que es el ultrasonido. Ya dijimos que estas son ondas elásticas y oscilaciones. La frecuencia del ultrasonido es más de 15-20 kHz. Las propiedades subjetivas de nuestro oído determinan el límite inferior de las frecuencias ultrasónicas, que lo separa de la frecuencia del sonido audible. Este límite, por lo tanto, es condicional, y cada uno de nosotros define de manera diferente qué es el ultrasonido. El límite superior se denota por ondas elásticas, su naturaleza física. Se propagan solo en un medio material, es decir, la longitud de onda debe ser sustancialmente mayor que el camino libre medio de las moléculas existentes en el gas o las distancias interatómicas en sólidos y líquidos. A presión normal en gases, el límite superior de las frecuencias UZ-109 Hz, y sólidos y líquidos - 1012-1013 Hz.

Fuentes de ultrasonido

El ultrasonido en la naturaleza también se encuentra como un componentemucho ruido natural (cascada, viento, lluvia, guijarros enrollados por el oleaje, así como también descargas acompañadas de sonidos de tormentas eléctricas, etc.) y como parte integral del mundo animal. Usan algunos tipos de animales para la orientación en el espacio, la detección de obstáculos. También se sabe que los ultrasonidos en la naturaleza usan delfines (principalmente frecuencias de 80 a 100 kHz). Muy grande en este caso puede ser la potencia de las señales de ubicación radiadas. Se sabe que los delfines pueden detectar cardúmenes de peces, ubicados a una distancia de un kilómetro de ellos.

que es ultrasonido

Los radiadores (fuentes) de ultrasonido se dividen en 2grupos grandes El primero son los generadores en los que las oscilaciones se excitan debido a la presencia de obstáculos en ellos, establecidos en el camino de un flujo constante: un chorro de líquido o gas. El segundo grupo, en el que se pueden combinar fuentes ultrasónicas, son los transductores electroacústicos que convierten las oscilaciones prescritas de la corriente o la tensión eléctrica en una oscilación mecánica llevada a cabo por un sólido que emite ondas acústicas en el entorno.

Receptores ultrasónicos

A frecuencias medias y bajas, receptoresLos ultrasonidos aparecen con mayor frecuencia en los transductores electroacústicos de tipo piezoeléctrico. Pueden reproducir la forma de la señal acústica recibida, presentada como una dependencia del tiempo de la presión del sonido. Los dispositivos pueden ser de banda ancha o resonantes, según las condiciones para las que están destinados. Los receptores térmicos se utilizan para obtener características del campo de sonido promediadas a lo largo del tiempo. Son termistores o termopares cubiertos con material que absorbe el sonido. La presión y la intensidad del sonido también pueden evaluarse mediante métodos ópticos, como la difracción de la luz mediante ultrasonidos.

¿Dónde se usa el ultrasonido?

Hay muchas áreas de su aplicación, conEsto usa varias funciones de ultrasonido. Estas esferas se pueden dividir condicionalmente en tres direcciones. El primero de ellos está relacionado con la obtención mediante ondas ultrasónicas de diversa información. La segunda dirección es su influencia activa sobre la sustancia. Y el tercero está conectado con la transmisión y el procesamiento de señales. Los EE. UU. De un determinado rango de frecuencias se utilizan en cada caso específico. Solo hablaremos sobre algunas de las muchas áreas en las que ha encontrado su aplicación.

Limpieza con ultrasonido

física de física

La calidad de dicha limpieza no se puede comparar con otrasmaneras. Al enjuagar las piezas, por ejemplo, hasta el 80% de la contaminación permanece en la superficie, alrededor del 55%, con limpieza por vibración, aproximadamente el 20%, con manual y con ultrasonido, no más del 0,5% de los contaminantes. Las partes que tienen una forma compleja se pueden limpiar bien solo con ultrasonido. Una ventaja importante de su uso es la alta productividad, así como los bajos costos de mano de obra. Además, es posible reemplazar solventes orgánicos caros e inflamables con soluciones acuosas baratas y seguras, usar freón líquido, etc.

frecuencia de ultrasonido

Un problema serio es la contaminación del aire con hollínhumo, polvo, óxidos de metal, y así sucesivamente. d. Es posible utilizar un método de limpieza por ultrasonidos de aire y gas para la ventilación con independencia de la humedad y la temperatura. Si el radiador ultrasónico se coloca en una cámara de polvo, la eficacia de su acción aumentará cientos de veces. ¿Cuál es la esencia de tal limpieza? Los desintegradores de polvo se mueven en el aire con mayor fuerza y ​​con mayor frecuencia se golpean entre sí bajo la influencia de vibraciones ultrasónicas. En este caso, su tamaño aumenta debido al hecho de que se fusionan. La coagulación es el proceso de engrosamiento de las partículas. Los filtros especiales capturan los grupos pesados ​​y ampliados.

Procesamiento mecánico de materiales frágiles y superduros

Si ingresa entre la pieza de trabajo yla superficie de trabajo del instrumento que utiliza ultrasonido, material abrasivo, entonces las partículas abrasivas actuarán en la superficie de esta parte cuando el emisor funcione. Al mismo tiempo, el material es destruido y eliminado, sujeto a procesamiento bajo la acción de muchos micro impactos. Cinemática de tratamiento consiste en la principal movimiento - herramienta de corte que se hace de oscilación longitudinal y secundaria - el movimiento de avance, que lleva el aparato.

El ultrasonido puede hacer una variedad de trabajo. Para los granos abrasivos, la fuente de energía son las oscilaciones longitudinales. También destruyen el material que se procesa. El movimiento de alimentación (auxiliar) puede ser circular, transversal y longitudinal. El procesamiento con ultrasonido tiene una mayor precisión. Dependiendo de la granularidad del abrasivo, es de 50 a 1 micra. Usando herramientas de diferentes formas, puede hacer no solo agujeros, sino también recortes complejos, ejes curvados, grabar, moler, fabricar matrices e incluso perforar un diamante. Utilizado como materiales abrasivos: corindón, diamante, arena de cuarzo, pedernal.

Ultrasonido en electrónica de radio

El ultrasonido en ingeniería se usa a menudo en el campo deRadioelectrónica. En esta área, a menudo hay una necesidad de retrasar la señal eléctrica con respecto a algún otro. Los científicos han encontrado una solución exitosa, sugiriendo el uso de líneas de retardo ultrasónico (abreviado, LZ). Su acción se basa en el hecho de que los pulsos eléctricos se convierten en vibraciones mecánicas ultrasónicas. ¿Cómo sucede esto? El hecho es que la velocidad del ultrasonido es mucho menor que la desarrollada por las oscilaciones electromagnéticas. El impulso de tensión después de la conversión inversa a oscilaciones eléctricas mecánicas se retrasará en la línea de salida con respecto al impulso de entrada.

Piezoeléctrico y magnetoestrictivolos convertidores se utilizan para convertir oscilaciones eléctricas en mecánicas y traseras. LZ, respectivamente, se dividen en piezoeléctrico y magnetoestrictivo.

Ultrasonido en medicina

Se usan diferentes tipos de ultrasonido paraefectos en organismos vivos. En la práctica médica, su uso es ahora muy popular. Se basa en los efectos que surgen en los tejidos biológicos cuando el ultrasonido pasa a través de ellos. Las olas causan vibraciones de las partículas del medio, lo que crea una especie de micromasaje de tejidos. Una absorción de ultrasonidos conduce a su calentamiento local. Al mismo tiempo, ciertas transformaciones físico-químicas tienen lugar en medios biológicos. Estos fenómenos en el caso de una intensidad de sonido moderada de daño irreversible no causan. Solo mejoran el metabolismo y contribuyen así a la actividad vital del organismo afectado por él. Tales fenómenos se usan en terapia de ultrasonido.

Ultrasonido en cirugía

fuentes de ultrasonido

Cavitación y calefacción fuerte en generalintensidades conducen a la destrucción del tejido. Este efecto se usa hoy en la cirugía. El ultrasonido focal se usa para operaciones quirúrgicas, lo que permite la destrucción local en las estructuras más profundas (por ejemplo, el cerebro) sin dañar los circundantes. En cirugía, también se usan instrumentos de ultrasonido, en los que el extremo de trabajo tiene la forma de una sierra, un bisturí, una aguja. Las oscilaciones que se les imponen dan nuevas cualidades a estos dispositivos. El esfuerzo requerido se reduce significativamente, por lo tanto, el trauma de la operación disminuye. Además, hay un efecto anestésico y hemostático. El efecto de una herramienta roma con el uso de ultrasonido se usa para destruir la apariencia de ciertos tipos de neoplasmas en el cuerpo.

El impacto en los tejidos biológicos se lleva a cabo para la destrucción de microorganismos y se utiliza en la esterilización de medicamentos e instrumentos médicos.

Investigación de órganos internos

ultrasonido en la naturaleza

Básicamente se trata del estudio de la abdominalcavidad Para este propósito se usa un aparato especial. El ultrasonido se puede utilizar para localizar y reconocer diversas anomalías de tejidos y estructuras anatómicas. El problema es que a menudo: hay una sospecha de malignidad y requiere distinguirla de la formación de un tumor benigno o infecciosa.

La ecografía es útil en el estudio del hígado y parala solución de otros problemas, que incluyen la detección de obstrucción y enfermedades de los conductos biliares, así como el examen de la vesícula biliar para detectar la presencia de cálculos y otras patologías en ella. Además, se puede utilizar un estudio de cirrosis y otras enfermedades hepáticas benignas difusas.

En el campo de la ginecología, principalmente enanálisis de los ovarios y el útero, el uso de ultrasonido es durante mucho tiempo la dirección principal en la que se lleva a cabo de manera particularmente exitosa. A menudo, también existe una necesidad de diferenciación de formaciones benignas y malignas, que generalmente requieren el mejor contraste y resolución espacial. Tales conclusiones pueden ser útiles en el estudio de muchos otros órganos internos.

Aplicación de ultrasonido en estomatología

aparato de ultrasonido

El ultrasonido también encontró su aplicación enodontología, donde se usa para eliminar el sarro. Le permite eliminar la placa y la piedra de forma rápida, sin derramamiento de sangre y sin dolor. En este caso, la mucosa oral no está lesionada, y los "bolsillos" de la cavidad están desinfectados. En lugar de dolor, el paciente experimenta una sensación de calor.

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