Αρχή υπερήχων δοκιμών

Λιγότερο από τα συνηθισμένα ηχητικά κύματα, τα μήκη κύματος υπερήχων κάνουν μια καλή κατεύθυνση, αλλά και μέσα από το αδιαφανές υλικό, αυτό το χαρακτηριστικό έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως σε υπερηχητικές δοκιμές, πάχος, μέτρηση απόστασης, τηλεχειρισμό και τεχνολογία υπερήχων απεικόνισης. Η υπερηχητική απεικόνιση είναι μια τεχνολογία που χρησιμοποιεί υπερήχους για να παρουσιάσει την εσωτερική εικόνα αδιαφανών αντικειμένων. Από τον μετατροπέα υπερηχητικού ακουστικού φακού που επικεντρώνεται σε αδιαφανές δείγμα, ο υπερήχων που μεταφέρεται από το δείγμα περνά ως μέρος των πληροφοριών (όπως η ικανότητα αντανάκλασης, απορρόφησης και σκέδασης ηχητικών κυμάτων), ο ακουστικός φακός συγκλίνει στον πιεζοηλεκτρικό δέκτη, ηλεκτρικός ενισχυτής εισόδου σήματος, χρησιμοποιώντας το σύστημα σάρωσης μπορεί να μετατρέψει την αδιαφανή εικόνα δείγματος που εμφανίζεται στην οθόνη. Η συσκευή ονομάζεται υπερηχητικό μικροσκόπιο. Η υπερηχητική τεχνολογία απεικόνισης έχει εφαρμοστεί ευρέως στην ιατρική εξέταση, στην κατασκευή μικροηλεκτρονικής συσκευής που χρησιμοποιείται για επιθεώρηση σε μεγάλης κλίμακας ολοκληρωμένου κυκλώματος, χρησιμοποιείται για την εμφάνιση κραμάτων διαφορετικών συνθέσεων στην περιοχή της επιστήμης των υλικών και των ορίων των κόκκων κλπ. Η ακουστική ολογραφία είναι υπερηχητική η αρχή της παρεμβολής και η αναπαραγωγή της τρισδιάστατης εικόνας της αδιαφανής τεχνολογίας ακουστικής απεικόνισης, η αρχή της και η οπτική ολογραφία είναι βασικά οι ίδιες. Με το ίδιο κίνητρο πηγής υπερήχων, δύο μορφοτροπείς τοποθετούνται σε ένα υγρό, εκτοξεύουν δύο συνεκτικές ακτίνες υπερήχων: μία δέσμη δια μέσου του αντικειμένου που μελετήθηκε αφού έγινε ένα κύμα, ένα μάτσο κύματος αναφοράς. Το ακουστικό ολόγραμμα κύματος αντικειμένου και κύματος αναφοράς σχηματίζεται στην επιφάνεια του υγρού με ακουστικό ολόγραμμα ακτίνων λέιζερ, χρησιμοποιώντας μια αντανάκλαση λέιζερ για την επίδραση διάθλασης ακουστικού ολογράμματος και παίρνει πίσω τα πράγματα όπως συνήθως με κάμερα και συσκευές τηλεόρασης για παρατήρηση σε πραγματικό χρόνο .

Η έννοια του υπερηχητικού καθαρισμού

Το υπερηχητικό καθαριστικό αποτέλεσμα, είναι περισσότερο από το κύμα εκπομπής ήχου του ανθρώπινου ακουστικού στο υγρό. Όταν η υπερηχητική διάδοση στο απορρυπαντικό, λόγω του ηχητικού είναι ένα διαμήκιο κύμα, το διαμήκεις κύμα για την προώθηση του ρόλου των μέσων μπορεί να κάνει τις αλλαγές πίεσης υγρού, με αποτέλεσμα πολλές μικροσκοπικές φούσκες κενού, που αναφέρονται ως "φαινόμενο σπηλαίωσης". Όταν η ανατίναξη συμπίεσης φούσκας, μπορεί να παράγει ισχυρό κτύπημα, μπορεί να είναι στη σταθεροποίηση των αντικειμένων μέσα στη γωνιά σκόνη διάσπαρτα, και να ενισχύσει το πλύσιμο πλύση επίδραση, λόγω του μήκους της υπερηχητικής συχνότητας takanami, ισχυρή διεισδυτική δύναμη, έτσι ώστε να έχει μια ρωγμή κρυφή σύνθετη δομή του καθαρισμού, μπορεί να επιτύχει εκπληκτικό αποτέλεσμα πλυσίματος

Ο υπερηχητικός καθαρισμός βασίζεται στην σπηλαίωση, δηλαδή στο υγρό καθαρισμού στον γρήγορο σχηματισμό πολυάριθμων φυσαλίδων και ταχεία έκρηξη. Η προκύπτουσα κρούση θα αποβάλει τη βρωμιά από τις εσωτερικές και εξωτερικές επιφάνειες του τεμαχίου που βυθίζονται στο διάλυμα καθαρισμού. Με την αύξηση της υπερηχητικής συχνότητας, ο αριθμός των φυσαλίδων αυξάνεται και η κρούση της εκτόξευσης εξασθενεί. Συνεπώς, ο υπέρηχος υψηλής συχνότητας είναι ιδιαίτερα κατάλληλος για τον καθαρισμό μικρών σωματιδιακών ρύπων χωρίς να σπάσει την επιφάνεια του κατεργαζόμενου τεμαχίου. Η επέκταση των φυσαλίδων σπηλαίωσης και οι φυσαλίδες (εμφράγματος) δημιουργούνται με την εφαρμογή υγρών υψηλής συχνότητας (υπερήχων) υψηλής έντασης. Επομένως, κάθε σύστημα καθαρισμού με υπερήχους πρέπει να διαθέτει τρία βασικά στοιχεία: το υγρό καθαρισμού του cheng fang στη δεξαμενή, μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια σε μηχανική ενέργεια του μετατροπέα ηλεκτρικού σήματος υψηλής συχνότητας και της γεννήτριας υπερήχων.

Μετατροπείς και γεννήτριες

Το πιο σημαντικό μέρος του υπερηχητικού συστήματος καθαρισμού είναι ο μετατροπέας. Υπάρχουν δύο είδη μορφοτροπέα, ένας είναι μαγνητικός μετατροπέας, ο οποίος είναι κατασκευασμένος από νικέλιο ή κράμα νικελίου. Ένας πιεζοηλεκτρικός μορφοτροπέας κατασκευασμένος από τιτανικό ζιρκονικό μόλυβδο ή άλλα κεραμικά.

Όταν ένα πιεζοηλεκτρικό υλικό τοποθετείται σε ένα ηλεκτρικό πεδίο μεταβαλλόμενης τάσης, παραμορφώνεται. Αυτό ονομάζεται "πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο". Οι μαγνητικοί μορφοτροπείς, αντίθετα, είναι κατασκευασμένοι από υλικά που παραμορφώνονται σε ένα μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο. Ανεξάρτητα από το είδος του μορφοτροπέα που χρησιμοποιείται, ο βασικότερος παράγοντας είναι συνήθως η ένταση της επίδρασης σπηλαίωσης.

Τα υπερηχητικά κύματα, όπως και άλλα ηχητικά κύματα, είναι μια σειρά σημείων πίεσης, ένα κύμα που συμπιέζει και διευρύνεται εναλλάξ (όπως φαίνεται παρακάτω). Εάν η ηχητική ενέργεια είναι αρκετά δυνατή, το υγρό απομακρύνεται στο στάδιο της διαστολής του κύματος και σχηματίζονται φυσαλίδες. Στο στάδιο συμπίεσης του κύματος, αυτές οι φυσαλίδες εκρήγνυνται ή κατακρημνίζονται αμέσως σε υγρό, παράγοντας μια πολύ αποτελεσματική δύναμη κρούσης, ιδιαίτερα κατάλληλη για καθαρισμό. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται σπηλαίωση. Τα ηχητικά κύματα συμπίεσης και διαστολής αναλύονται θεωρητικά, η έκρηξη της φούσκας σπηλαίωσης θα παράγει πίεση άνω των 10000 psi και την υψηλή θερμοκρασία στους 11000 ° C και στην άμεση έκρηξη θα εκραγεί γρήγορα η εξωτερική ακτινοβολία. Η ενέργεια που απελευθερώνεται από μια ενιαία φυσαλίδα σπηλαίωσης είναι πολύ μικρή, αλλά κάθε δευτερόλεπτο για εκατομμύρια φούσκες σπηλαίωσης εκδηλώνονται ταυτόχρονα, το σωρευτικό αποτέλεσμα θα είναι πολύ ισχυρό, παράγει το ισχυρό αντίκτυπο της μόλυνσης της επιφάνειας του κατεργαζόμενου τεμαχίου, αυτό είναι όλα τα χαρακτηριστικά του υπερηχητικού καθαρισμού. Εάν η υπερηχητική ενέργεια είναι αρκετά μεγάλη, σπηλαίωση θα συμβεί παντού στο διάλυμα καθαρισμού, έτσι ώστε ο υπερηχογράφος να καθαρίσει αποτελεσματικά μικρές ρωγμές και τρύπες. Η σπηλαίωση επίσης προάγει τις χημικές αντιδράσεις και επιταχύνει τη διάλυση των επιφανειακών μεμβρανών. Αλλά μόνο σε μια συγκεκριμένη περιοχή της πίεσης του υγρού είναι χαμηλότερη από την πίεση του αερίου μέσα σε μια φούσκα ταιριάζει θα προκαλέσει φαινόμενο σπηλαίωσης στην περιοχή, έτσι ώστε η παραγόμενη από το μορφοτροπέα του υπερηχητικού πλάτους κύματος είναι αρκετά μεγάλη για να ικανοποιήσει αυτή την κατάσταση. Η ελάχιστη ισχύς που απαιτείται για την παραγωγή σπηλαίωσης ονομάζεται κρίσιμο σημείο σπηλαίωσης. Τα διάφορα υγρά έχουν διαφορετικά κρίσιμα σημεία σπηλαίωσης, οπότε η υπερηχητική ενέργεια πρέπει να υπερβαίνει το κρίσιμο σημείο για να επιτευχθεί το αποτέλεσμα καθαρισμού. Δηλαδή, οι φυσαλίδες σπηλαίωσης μπορούν να παραχθούν μόνο εάν η ενέργεια υπερβεί το κρίσιμο σημείο για υπερηχητικό καθαρισμό.

Σημασία της συχνότητας

Ο θόρυβος παράγεται όταν η συχνότητα λειτουργίας είναι χαμηλή (εντός του εύρους της ανθρώπινης ακοής). Όταν η συχνότητα είναι μικρότερη από 20 kHz, ο θόρυβος εργασίας δεν είναι μόνο πολύ υψηλός, αλλά μπορεί να υπερβαίνει το όριο θορύβου ασφαλείας που ορίζεται από τη νομοθεσία για την ασφάλεια και την υγεία στην εργασία ή άλλους κανονισμούς. Σε εφαρμογές όπου απαιτείται υψηλή ισχύς για την απομάκρυνση της βρωμιάς χωρίς να λαμβάνεται υπόψη η επιφανειακή βλάβη του κατεργαζόμενου τεμαχίου, επιλέγεται συνήθως μια χαμηλότερη συχνότητα καθαρισμού κυμαινόμενη από 20kHz έως 30kHz. Η συχνότητα καθαρισμού εντός αυτής της περιοχής συχνοτήτων χρησιμοποιείται συχνά για τον καθαρισμό μεγάλων, βαρέων ή υψηλής πυκνότητας υλικών. Ο μαγνητικός μετατροπέας 20KHz και ο πιεζοηλεκτρικός μετατροπέας 25KHz Οι σπηλαίωση σχετικής αντοχής σε συχνότητες 40 kHz χρησιμοποιούνται συνήθως για τον καθαρισμό μικρότερων, πιο εξελιγμένων τμημάτων ή για την απομάκρυνση μικροσκοπικών σωματιδίων. Οι υψηλές συχνότητες χρησιμοποιούνται επίσης σε εφαρμογές όπου δεν επιτρέπεται ζημιά στην επιφάνεια του τεμαχίου. Η χρήση υψηλών συχνοτήτων βελτιώνει την απόδοση καθαρισμού με διάφορους τρόπους. Καθώς αυξάνεται η συχνότητα, ο αριθμός των φυσαλίδων σπηλαίωσης αυξάνει γραμμικά, παράγοντας πιο έντονα κύματα κρούσεων που τους επιτρέπουν να εισέλθουν σε μικρότερα κενά. Αν η ισχύς παραμείνει σταθερή και οι φυσαλίδες σπηλαίωσης μειωθούν, η ενέργεια που απελευθερώνεται από τις φυσαλίδες σπηλαίωσης μειώνεται αντίστοιχα, πράγμα που μειώνει αποτελεσματικά τη ζημιά στην επιφάνεια του τεμαχίου εργασίας. Ένα άλλο πλεονέκτημα των υψηλών συχνοτήτων είναι ότι μειώνουν το ιξώδες οριακό στρώμα (το φαινόμενο Bernoulli), επιτρέποντας στο υπερηχογράφημα να «ανιχνεύει» εξαιρετικά μικρά σωματίδια. Αυτή η κατάσταση είναι παρόμοια με αυτή των μικρών βράχων στο κάτω μέρος ενός διαυγούς ρεύματος όταν πέσει η στάθμη του νερού στο ρεύμα. Η εταιρεία προσφέρει μια σειρά από ενδιάμεσες συχνότητες των 40kHz, 80kHz, 120kHz και 170kHz. Τα προϊόντα με συχνότητα 350kHz μπορούν να επιλεγούν κατά τον καθαρισμό πολύ μικρών σωματιδίων. Η εταιρεία ξεκίνησε πρόσφατα ένα σύστημα MicroCoustics για τέτοιες περιπτώσεις με συχνότητα 400kHz.