超声学是声学的一个重要分支或组成部分。它以研究超声在各种物质中产生、传播、接收及与物质的相互作用、产生的各种效应和应用为主要内容。从频率范围而言,超声是指频率高于可听声频率范围的声。
声波属于机械波,是机械振动在弹性媒质中的传播。现代声学已涵盖了从10-4—1014Hz的频率范围,相当于从大约3小时振动一次的次声到波长短于固体中原子间距的分子热振动,即跨越了1018量级的宽广频段。这也意味着,现在,人们已经掌握了几乎任意频率声波产生与测量研究的近代技术。
从功率范围而言,超声波提取机连续波超声一般在毫瓦—几十千瓦范围。脉冲波超声可扩充为几分之一毫瓦—几兆瓦。相应地,从声强角度看,聚焦连续波超声在液体中,因受空化的限制,上限约可达几十千瓦每平方厘米。
而聚焦脉冲超声在焦斑中心,甚至可达几十兆瓦每平方厘米。显而易见,超声学包含了从线性学到非线性声学大跨度动态范围丰富的研究内容。
再从传播媒质而言,超声在气体、液体、固体、固熔体等物质中,均能有效地传播。而在这些媒质中,不同频率、功率、强度的超声波,都具有其*的传播性及效应,因而也有其相应的研究内容及广泛的应用。
超声波提取机的机械特性与作用
(1)机械搅拌。超声的高频振动及辐射压力可在气、液体中形成有效的搅动与流动。空化气泡振动对固体表面产生的强烈射流及局部微chong流,均能显著减弱液体的表面张力及磨擦力,并破坏固-液界面的附面层,因而达到普通低频机械搅动达不到的效果。
(2)均匀化。空化气泡闭合后产生的局部冲击波,可粉碎液体中的颗粒,使其细化,使结晶均匀,将较大、不均匀乳滴分散为微小均匀药剂(如医用造影剂、治癌药剂等),甚至可包括消溶血栓等作用。
(3)相互扩散。利用超声振动及空化的压力、高温效应,促使两种液体,两种固体,或液-固、液-气界面之间,发生分子的相互渗透,形成新的物质属性。金属或塑料的超声焊接,超声乳化、清洗、雾化可归为此类作用。
(4)机械切削作用。因超声振动加速度甚大,加上空化的声腐蚀作用,可对硬脆材料(宝石、陶瓷、玻璃等)进行特形精密加工。
(5)机械粉碎作用。利用高强度超声脉冲,可以粉碎人体内的肾结石和胆结石而不损伤软组织。
(6)凝聚作用。超声振动可使气、液媒质中悬浮粒子以不同速度运动,增加相碰撞机会;或利用驻波使它们趋于波腹处,从而发生凝聚过程。烟道收尘、人工降雨可属此类。
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