Kõik meist on korduv alt kuulnud väljendit "ultraheli" – selles artiklis vaatleme, mis see on, kuidas seda luuakse ja milleks see on mõeldud.
Mõte "ultraheli"
Ultraheli on mehaanilised vibratsioonid, mis on palju kõrgemad kui sagedusvahemik, mida inimkõrv kuuleb. Ultraheli võnkumised meenutavad mõneti valgusega sarnast lainet. Kuid erinev alt valgust tüüpi lainetest, mis levivad ainult vaakumis, vajab ultraheli elastset keskkonda – vedelikku, gaasi või muud tahket keha.
Ultraheli põhiparameetrid
Ultrahelilaine peamisteks parameetriteks loetakse lainepikkust ja perioodi. Täistsükliks kuluvat aega nimetatakse laineperioodiks ja seda mõõdetakse sekundites.
Ultraheli emitterit peetakse kõige võimsamaks ultrahelilainete generaatoriks. Inimene ei kuule ultraheli sagedust, kuid tema keha on võimeline seda tunnetama. Teisisõnu, inimkõrv tajub ultraheli sagedust, kuid kuulmise eest vastutav ajuosa ei suuda seda helilainet dešifreerida. Inimese kuulmisele ebameeldivkõrge sagedusega, kuid kui tõstate sagedust veel ühe vahemiku võrra, siis heli kaob täielikult - hoolimata sellest, et see on ultraheli sageduses. Ja aju teeb jõupingutusi, et seda ebaõnnestunult dekodeerida, seetõttu on inimesel kohutav peavalu, pearinglus, iiveldus ja muud mitte eriti meeldivad aistingud.
Ultrahelivibratsiooni generaatoreid kasutatakse kõigis tehnoloogia ja teaduse valdkondades. Näiteks ultraheliga saab mitte ainult pesu pesta, vaid ka metalli keevitada. Tänapäeva maailmas kasutatakse näriliste tõrjumiseks põllumajandusmasinates aktiivselt ultraheli, kuna enamiku loomade keha on kohandatud suhtlema omasugustega ultrahelisagedusel. Samuti tuleb öelda, et ultrahelilainegeneraator on võimeline tõrjuma ka putukaid – tänapäeval toodavad paljud tootjad sedalaadi elektroonilisi tõrjevahendeid.
Ultraheli lained
Ultraheli lained pole mitte ainult põiki- või pikisuunalised, vaid ka pinna- ja lambalained.
Ultraheli ristilained on lained, mis liiguvad risti kehaosakeste kiiruse ja nihke suuna tasapinnaga.
Ultraheli pikisuunalised lained on lained, mille liikumine langeb kokku keskkonna osakeste kiiruse ja nihke suunaga.
Lambi laine on elastne laine, mis levib vabade piiridega tahkes kihis. Just selles laines toimub osakeste võnkuv nihe nii risti plaadi tasapinnaga kui ka laine enda liikumissuunas. See on Lamba laine -see on tavaline vabade piiridega plaatina laine.
Rayleigh' (pinna) ultrahelilained on lained, mille osakeste elliptiline liikumine levib materjali pinnal. Pinnalaine kiirus on peaaegu 90% põiklaine kiirusest ja selle tungimine materjali võrdub lainepikkusega ise.
Ultraheli kasutamine
Nagu eespool mainitud, võib ultraheli mitmekülgse kasutamise, milles kasutatakse selle kõige erinevamaid omadusi, tinglikult jagada kolme valdkonda:
- teabe hankimine;
- aktiivne mõju ainele;
- signaali töötlemine ja edastamine.
Tuleb arvestada, et iga konkreetse rakenduse jaoks on vaja valida teatud sagedusvahemikuga ultraheli.
Ultraheli mõju ainele
Kui materjal või aine satub ultrahelilainete aktiivse mõju alla, põhjustab see selles pöördumatuid muutusi. Selle põhjuseks on mittelineaarsed efektid heliväljas. Seda tüüpi mõju materjalile on tööstustehnoloogias populaarne.
Teabe hankimine ultrahelimeetodite abil
Ultrahelimeetodeid kasutatakse tänapäeval laialdaselt mitmesugustes teadusuuringutes ainete struktuuri ja omaduste põhjalikuks uurimiseks, samuti neis mikro- ja makrotasandil toimuvate protsesside täielikuks mõistmiseks.
Kõik need meetodid põhinevad peamiselt akustiliste lainete levimiskiiruse ja sumbumise sõltuvusel neis toimuvastainete protsessid ja omadused.
Signaalitöötlus ja edastamine
Ultraheligeneraatoreid kasutatakse mitmesuguste elektriliste signaalide teisendamiseks ja analoogimiseks kõigis raadioelektroonika harudes ning valgussignaalide juhtimiseks optikas ja optoelektroonikas.
Tehke ise ultraheliandur
Kaasaegses maailmas kasutatakse ultraheligeneraatorit laialdaselt. Näiteks tööstuses kasutatakse ultrahelivanne millegi kiireks ja tõhusaks puhastamiseks. Peab ütlema, et see puhastusmeetod on ennast tõestanud ainult parimast küljest. Tänapäeval kogub ultraheligeneraator populaarsust ka teistes rakendustes.
UZG ringraja kokkupanek koerte eemale peletamiseks
Paljud riigi suurlinnade elanikud seisavad igapäevaselt silmitsi üsna käegakatsutava probleemiga, mis on seotud hulkuvate koerte karjaga. Karja käitumist on võimatu ette ennustada, seega tuleb siin appi UZG.
Selles artiklis analüüsime, kuidas oma kätega ultraheligeneraatorit valmistada.
Koduseks ultraheliuuringu tegemiseks vajate järgmisi üksikasju:
- trükkplaat;
- mirkoschema;
- raadiotehnika elemendid.
Ahela iseseisv alt kokku panemine ei ole keeruline. Impulsside juhtimiseks on vaja raadiokomponendi mikrolülitus jootekolviga konkreetsete jalgade külge kinnitada
Analüüsime konstruktsioonisuure võimsusega ultraheli sagedusgeneraator. Mikroskeem D4049, millel on 6 loogilist intertorit, töötab ultraheli sagedusgeneraatorina.
Välismaise mikrolülituse saab asendada kodumaise toodangu analoogiga K561LN2. Sageduse reguleerimiseks on vaja 22k regulaatorit, selle US abil saab selle kuuldavale sagedusele taandada. Väljundaste võtab tänu 4 keskmise võimsusega biopolaartransistorile vastu signaale mikroskeemist. Transistoride valikul ei ole eritingimusi, siin on peamine valida parameetrite poolest võimalikult lähedased komplementaarpaarid.
Peaaegu iga raadiosageduspead, mille võimsus on 5 vatti või rohkem, saab kasutada radiaatorina. Ideaalne variant oleks kodumaised päid nagu 10GDV-6, 10GDV-4 või 5GDV-6, neid on lihtne leida kõigist NSV Liidus toodetud akustikasüsteemidest.
Ultraheligeneraatori isetehtud vooluring jääb vaid korpusesse peitu. Metallist reflektor aitab kontrollida ultraheligeneraatori võimsust.
Ultraheli generaatori ahel
Kaasaegses maailmas on koerte, putukate, näriliste tõrjumiseks, aga ka kvaliteetseks pesemiseks tavaks kasutada ultraheligeneraatorit. UZG-d kasutatakse ka trükkplaatide pesemisele ja söövitamisele kuluva aja oluliseks vähendamiseks. Keemilised protsessid vedelikus kulgevad kavitatsiooni tõttu palju kiiremini.
USG vooluahel põhineb kahel ristkülikukujulisel impulssgeneraatoril ja võimsusvõimendilsilla tüüp. Tüüpi DD1.3 ja DD1.4 loogilistele elementidele on paigaldatud lookleva kujuga ultrahelisagedusega häälestatav impulssgeneraator. Tuleb meeles pidada, et selle töösagedus sõltub otseselt ainult takistite R4 ja R6 kogutakistusest, samuti kondensaatori C3 mahtuvusest.
Pidage meeles reeglit: mida madalam on sagedus, seda suurem on nende takistite takistus.
Elementidel DD1.1 ja DD1.2 valmistatakse madalsagedusgeneraator, mille töösagedus on 1 Hz. Generaatorid on omavahel ühendatud takistite R3 ja R4 abil. Kõrgsagedusgeneraatori sageduse sujuvaks muutmiseks peate kasutama kondensaatorit C2. Siinkohal tuleks meeles pidada ka üht saladust – kui kondensaator C2 on šunteeritud lüliti SA1 abil, siis muutub kõrgsagedusgeneraatori sagedus konstantseks.
Ultraheli kasutamine: kõige laiem kasutusala
Nagu me kõik teame, ei kasutata ultraheli kusagil tänapäeva maailmas. Kindlasti on igaüks meist vähem alt korra elus läbinud ultraheliprotseduuri (ultraheliuuringu). Olgu lisatud, et just tänu ultrahelile saavad arstid tuvastada inimorganite haiguste esinemise.
Ultraheli kasutatakse kosmetoloogias aktiivselt naha tõhusaks puhastamiseks mitte ainult mustusest ja rasvast, vaid ka epiteelist. Näiteks ultraheli fonoforeesi kasutatakse eduk alt ilusalongides toitumise ja puhastamise eesmärgil, samuti naha niisutamiseks ja noorendamiseks. Ultraheli fonoforeesi kasutamise tehnika tugevdab ultrahelilaine toimel naha kaitsemehhanisme. Kosmeetilised protseduurid koosUltraheli kasutamist peetakse universaalseks ja sobivaks kõikidele nahatüüpidele. Ultraheli fonoforees kordab imesid!
Ultraheli aurugeneraatorit kasutatakse aktiivselt mitte ainult Türgi aurusaunades, Soome saunades, vaid ka meie kaasaegsetes vene saunades. Tänu aurule puhastatakse meie keha tõhus alt nähtamatust mustusest, meie keha vabaneb mürkidest ja mürkidest, nahk ja juuksed paranevad, aur avaldab positiivset mõju inimese hingamissüsteemile.
Siseõhu niiskuse suurendamiseks kasutatakse aktiivselt tehisudu generaatoreid, millel on kasulik mõju korteri kliimale. See muutub eriti aktuaalseks külmal aastaajal, mil keskküte kuivatab õhku. Kunstlikud udugeneraatorid on kasutusel nii eluruumides kui ka terraariumis või talveaias. Eksperdid soovitavad kasutada ultraheli udugeneraatorit hingamisteede haigustega või allergilistele haigustele kalduvatele inimestele.
Järeldus
Koduskasutuses on ultraheli auru- või udugeneraator väga kasulik seade, mis mitte ainult ei loo mugavust ja hubasust, vaid suudab ka rikastada õhku nähtamatute vitamiinide, kergete negatiivsete õhuioonidega, mis on nii arvuk alt mererannas, mägedes või metsas ja väga vähe meie korterites. Ja see omakorda aitab tõsta emotsionaalset seisundit ja parandada tervist.
