Ultrasonic בדיקת עקרון

קצר יותר מאשר גלי קול רגילים, אורכי אור אולטרסאונד לעשות כיוון טוב, אבל גם באמצעות חומר אטום, תכונה זו כבר בשימוש נרחב בדיקות קולי, עובי, מדידה מרחוק, שליטה מרחוק ואת הטכנולוגיה של הדמיה קולי. הדמיה Ultrasonic היא טכנולוגיה כי אולטרסאונד USS להציג את הדימוי הפנימי של אובייקטים אטומים. מתוך מתמר של עדשה אקוסטית קולי המתמקדת מדגם אטום, קולי שנלקחו מן המדגם עובר היה חלק מהמידע (כגון היכולת של השתקפות, קליטה ופיזור גלי קול), העדשה אקוסטי להתכנס על מקלט פיזואלקטריים, מגבר קלט אותות חשמליים, באמצעות מערכת סריקה יכול להפוך תמונה מדגם אטום המוצג על המסך. המכשיר נקרא מיקרוסקופ קולי. טכנולוגיית הדמיה Ultrasonic כבר מיושמת באופן נרחב בבדיקה רפואית, בייצור של מכשיר microelectronic המשמש לבדיקה על מעגל משולב בקנה מידה גדול, משמש להצגת סגסוגות של יצירות שונות באזור מדעי החומרים ואת גבול התבואה, וכו 'ההולוגרפיה האקוסטית היא אולטראסאונד עקרון ההתערבות של הרשומה לשכפל את התמונה תלת מימדי של אטום טכנולוגיה הדמיה אקוסטית, העיקרון שלה הולוגרפיה אופטי הם בעצם אותו דבר, רק להקליט פירושו שונה (ראה הולוגרפיה). עם אותו אות קולי מקור המוטיבציה שני מתמר להיות ממוקם בתוך נוזל, הם השיקה שתי קרן קוהרנטית של אולטרסאונד: קרן דרך האובייקט למד לאחר הפך גל, חבורה של גל התייחסות. גל אובייקט והתייחסות גל הולוגרמה אקוסטית קוהרנטית על פני השטח של הנוזל, עם הולוגרמת אקוסטית קרן לייזר, באמצעות השתקפות לייזר על אפקט עקיפה הולוגרמה אקוסטית ולקבל דברים כמו חזרה, בדרך כלל עם מצלמה וסדרות טלוויזיה עבור תצפית בזמן אמת .

המשמעות של ניקוי קולי

Ultrasonic ניקוי אפקט, הוא יותר מאשר האדם שמע שמע שידור גל בנוזל. כאשר התפשטות קוליים בדטרגנט, בשל קוליים הוא גל אורכי, גל אורכי כדי לקדם את התפקיד של התקשורת יכול לעשות את השינויים בלחץ נוזלי, וכתוצאה מכך בועת ואקום זעיר רבים, המכונה "אפקט cavitation". כאשר פיצוץ דחיסת הבועה, יכול לייצר השפעה חזקה, יכול להיות קיבוע של אובייקטים בפינת לכלוך מפוזרים, ולשפר את לשטוף לשטוף אפקט, בשל אורך takanami תדר קולי, כוח חודר חזק, כך יש סדק או מבנה מורכב מוסתר של הניקוי, יכול להשיג אפקט לשטוף מדהים

ניקוי Ultrasonic מבוסס על cavitation, כלומר, נוזל ניקוי בהיווצרות מהירה של בועות רבות וקריסה מהירה. ההלם הנובע מכך יפשיט את הלכלוך מעל המשטחים הפנימיים והחיצוניים של העוּבָּר הטבוע בפתרון הניקוי. עם הגידול של תדר קולי, מספר בועות מגביר את ההשפעה פיצוץ הוא נחלש. לכן, אולטראסאונד בתדר גבוה מתאים במיוחד לניקוי עפר חלקיקים קטנים מבלי לשבור את פני השטח של לחומר העבודה. ההתרחבות של בועות cavitation ואת בועות פרץ (קריסה) נוצרים על ידי יישום בתדירות גבוהה (קולי), גלי קול בעוצמה גבוהה לנוזלים. כל מערכת ניקוי קולי, ולכן, חייב להיות שלושה אלמנטים בסיסיים: צ 'אנג פאנג נוזל ניקוי במיכל, ממירה אנרגיה חשמלית לתוך אנרגיה מכנית של תדר גבוה תדר אותות חשמל גנרטור קולי.

מתמרים וגנרטורים

החלק החשוב ביותר של מערכת ניקוי קולי הוא מתמר. ישנם שני סוגים של מתמר, אחד הוא מתמר מגנטי, אשר עשוי ניקל או סגסוגת ניקל. מתמר piezoelectric עשוי טיטנאט להוביל zirconate או קרמיקה אחרים.

כאשר חומר piezoelectric ממוקם לתוך שדה חשמלי של מתח משתנה, זה מעוות. זה נקרא "אפקט piezoelectric". מתמרים מגנטיים, לעומת זאת, עשויים מחומרים מעוותים בשדה מגנטי משתנה. לא משנה איזה סוג של מתמר משמש, הגורם הבסיסי ביותר הוא בדרך כלל את עוצמת ההשפעה cavitation.

גלי קולי, כמו גלי קול אחרים, הם סדרה של נקודות לחץ, גל הדוחס ומתרחב לסירוגין (כפי שמוצג להלן). אם האנרגיה קול חזק מספיק, הנוזל הוא דחף משם בשלב ההרחבה של הגל בועות נוצרים. בשלב הדחיסה של הגל, בועות אלה התפוצצו או נופלות בנוזל באופן מיידי, מה שהופך כוח השפעה יעיל מאוד, מתאים במיוחד לניקוי. תהליך זה נקרא cavitation. גלי קול של דחיסה והרחבה מנותחים באופן תיאורטי, פרץ של הבועה cavitation תייצר יותר מ 10000 psi הלחץ ואת הטמפרטורה הגבוהה של 20000 F (11000 מעלות צלזיוס), ואת הפיצוץ המיידי יהיה פרץ במהירות החוצה קרינה. אנרגיה משוחרר על ידי בועה אחת cavitation הוא קטן מאוד, אבל כל שנייה עבור מיליוני הבועה cavitation פרץ באותו זמן, את האפקט המצטבר יהיה חזק מאוד, לייצר את ההשפעה החזקה של זיהום של משטח משטח spalling, זה כל המאפיינים של ניקוי קולי. אם האנרגיה קולי הוא גדול מספיק, cavitation יתרחש בכל מקום בפתרון ניקוי, כך אולטרסאונד יכול למעשה לנקות סדקים קטנים חורים. Cavitation גם מקדם תגובות כימיות ומהירויות את פירוק של ממברנות השטח. אבל רק באזור מסוים של הלחץ הנוזלי הוא נמוך יותר מאשר לחץ הגז בתוך הבועה התאמות יפיק תופעה cavitation באזור, ולכן שנוצר על ידי מתמר של משרעת גל קולי הוא גדול מספיק כדי לספק את המצב הזה. הכוח המינימלי הנדרש כדי לייצר cavitation נקרא הנקודה קריטי cavitation. נוזלים שונים יש נקודות קריטיות שונות cavitation, כך אנרגיה אולטרהסוני חייב לחרוג בנקודה קריטית כדי להשיג את האפקט ניקוי. כלומר, בועות cavitation יכול להיות מיוצר רק אם האנרגיה עולה על נקודת קריטית עבור ניקוי קולי.

חשיבות התדר

רעש מיוצר כאשר תדירות העבודה נמוכה (בטווח של שמיעה אנושית). כאשר התדר הוא פחות מ -20 קילו-הרץ, רעש העבודה לא רק הופך להיות גבוה מאוד, אלא עלול לחרוג ממגבלת רעש הבטיחות שנקבעה על-ידי חוק הבטיחות והבריאות התעסוקתית או תקנות אחרות. ביישומים שבהם נדרש הספק גבוה כדי להסיר לכלוך מבלי להתחשב בנזק פני השטח של העוּבָד, תדר ניקוי נמוך הנעים בין 20kHz ל -30 kHz נבחר בדרך כלל. תדירות ניקוי בתוך טווח תדרים זה משמש לעתים קרובות כדי לנקות חומרים גדולים, כבדים או בצפיפות גבוהה. מתמר מגנטי 20KHz ו 25KHz מתמר piezoelectric Cavitation חוזק יחסי ל 40 קילוהרץ תדרים משמשים בדרך כלל כדי לנקות חלקים קטנים יותר, מתוחכמים יותר או להסיר חלקיקים זעירים. תדרים גבוהים משמשים גם ביישומים שבהם נזק אינו מותר על פני השטח של לחומר. שימוש בתדרים גבוהים משפר את ביצועי הניקוי במספר דרכים. כאשר התדירות עולה, מספר בועות cavitation עולה ליניארית, לייצר גלי הלם אינטנסיבי יותר המאפשרים להם להיכנס פערים קטנים יותר. אם הכוח נשאר קבוע בועות cavitation ירידה, האנרגיה המשתחררת על ידי בועות cavitation תקטין בהתאמה, אשר למעשה מפחית את הנזק למשטח workpiece. יתרון נוסף של תדרים גבוהים הוא שהם מפחיתים את השכבה הגבול צמיג (אפקט ברנולי), המאפשר אולטרסאונד כדי "לזהות" חלקיקים קטנים מאוד. מצב זה דומה לזה של סלעים קטנים בתחתית נחל ברור כאשר מפלס המים בנחל יורד. החברה מציעה מגוון רחב של תדרים ביניים של 40kHz, 80kHz, 120kHz ו 170kHz. מוצרים עם תדר של 350kHz ניתן לבחור בעת ניקוי חלקיקים קטנים מאוד. החברה השיקה לאחרונה מערכת MicroCoustics לאירועים כאלה בתדירות של 400kHz.