Ультразвук

УЛЬТРАЗВУК – неслышимые человеческим ухом упругие волны, частоты которых превышают 15–20 кГц. Ультразвук содержится в шуме ветра и моря, издается и воспринимается рядом животных (летучие мыши, рыбы, насекомые и др.), присутствует в шуме машин.

Если бы мы могли слышать ультразвук, то услышали бы мелодии, которые поют мужские особи летучих мышей при виде своих предполагаемых избранниц. Дети слышат писк большинства видов летучих мышей, а те, кому больше двадцати лет – лишь немногих. Шерсть и густые волосы хорошо поглощают ультразвук, поэтому летучие мыши, случайно залетевшие в комнату, иногда запутываются в волосах.

Для связи между собой дельфины издают звуки от10 до 400 Гц, а для звуколокации – 750–300000 Гц. Чем объяснить такую разницу издаваемых для разных целей звуков? Звуковые волны большой частоты обеспечивают большую точность локации, так как зеркальное отражение получается только от предметов, размеры которых превышают длину звуковой волны. Для связи нужны слабо затухающие звуки. Этому требованию удовлетворяют звуки низкой частоты.

Перечислим некоторые успешные современные технологические применения ультразвука.

ü Облучение ультразвуком расплавленных металлов и сплавов позволяет получить более однородную мелкокристаллическую их структуру.

ü Ультразвуковая сварка под давлением. Микроструктурный анализ показывает, что стык шероховатых поверхностей после воздействия ультразвука приобретает гладкую структуру.

ü Облучение ультразвуком расплавленных металлов содействует удалению из них газов, что, в конечном счете, также улучшает качество металла, обеспечивает отсутствие в нем раковин.

ü Ультразвук используется также при закалке и отпуске сплавов, сварке и пайке, значительны перспективы применения ультразвука при сверлении и долбежке твердых материалов, очистке металлических изделий, для предотвращения образования накипи на стенках котлов и иных сосудов, получения однородных горючих смесей, при газоочистке и сушке различных материалов.

ü Важная сфера применения ультразвука – автоматический неразрушающий контроль. Ультразвуковая дефектоскопия металлических листов и различных изделий представляет собой пример традиционного и достаточно давнего промышленного применения ультразвука. Современные дефектоскопы позволяют выполнять контроль однородных материалов на глубину от 0,5 миллиметра до 5 метров, при этом в металле обнаруживаются внутренние раковины, трещины и расслоения размером в доли миллиметра. Для выявления столь малых дефектов используется ультразвук с частотой до нескольких мегагерц.

ü Ультразвук широко используется в медицине. Оставляя в стороне вопросы ультразвуковой терапии, нельзя не остановиться на ультразвуковых методах диагностики, связанных, по существу, все с той же «ультразвуковой дефектоскопией», «неразрушающим контролем», но уже не металлов и изделий, а самого человека. На основе новых систем электронно-акустических преобразователей созданы совершенные визуализаторы внутренних органов человека. Так как разные ткани обладают различными акустическими свойствами, то по картине отраженных или прошедших звуковых волн можно судить о состоянии исследуемой части тела. Отчетливо фиксируются нарушения положения и формы внутренних органов, наличие опухолевых процессов и иные отклонения от нормы.

Начиная с 1974 г., проводятся ежегодные конгрессы по ультразвуковой медицине. Медики при помощи инженеров находят все новые и новые применения ультразвуку. Это и определение содержания липоидов в тканях с помощью оценки ультразвукового рассеяния от них, и применение фокусированного ультразвука для раздражения нервных структур и для измерения скорости потока крови, и даже непрерывное обеспечение контроля за продвижением плода при родах.