A diferença entre frequência e potência ultrassônica

Introdução à Frequência Ultrassônica:

A frequência do ultrassom é o número de vezes que ele completa mudanças periódicas por unidade de tempo, e é uma quantidade que descreve a frequência do movimento periódico. É comumente representada pelo símbolo f, com a unidade sendo um segundo e o símbolo s-1. Em comemoração à contribuição do físico alemão Hertz, a unidade de frequência é chamada Hertz, abreviada como "Hz", com o símbolo Hz. Cada objeto tem uma frequência determinada por suas próprias propriedades que é independente da amplitude, chamada frequência natural. O conceito de frequência não é aplicado apenas em mecânica e acústica, mas também é comumente usado em eletromagnetismo, óptica e tecnologia de rádio.

O tempo necessário para que uma partícula em um meio oscile para frente e para trás uma vez em sua posição de equilíbrio é chamado de período, representado por T em segundos (s); O número de vezes que uma partícula completa a vibração em 1 segundo é chamado de frequência, representado por f em ciclos por segundo, também conhecido como Hertz (Hz). O período e a frequência são inversamente proporcionais um ao outro, representados pela seguinte equação: f=1/T

A relação entre o comprimento de onda (λ) e a frequência das ondas ultrassônicas em um meio é: c=λ f

Na fórmula, c é a velocidade do som, m/s; λ é o comprimento de onda, m; f é a frequência, Hz.

A partir disso, pode-se ver que para um determinado meio, a velocidade de propagação do ultrassom é constante. Quanto maior a frequência do ultrassom, menor o comprimento de onda; inversamente, quanto menor a frequência do ultrassom, maior o comprimento de onda.

Introdução à Potência Ultrassônica:

A potência do ultrassom se refere à quantidade de trabalho realizado por um objeto por unidade de tempo, que é uma grandeza física que descreve a velocidade do trabalho realizado. A quantidade de trabalho é constante, e quanto menor o tempo, maior o valor da potência. A fórmula para calcular a potência é: potência=trabalho/tempo. A potência é uma grandeza física que caracteriza a velocidade do trabalho realizado. O trabalho realizado por unidade de tempo é chamado de potência, representado por P.

No processo de transmissão ultrassônica, quando as ondas ultrassônicas são transmitidas para um meio previamente estacionário, as partículas do meio vibram para frente e para trás perto da posição de equilíbrio, causando compressão e expansão no meio. Pode-se considerar que o ultrassom permite que o meio adquira energia cinética vibracional e energia potencial de deformação. A energia acústica obtida pelo meio devido à perturbação ultrassônica é a soma da energia cinética vibracional e da energia potencial de deformação.

À medida que o ultrassom se propaga em um meio, a energia também se propaga. Se tomarmos um pequeno elemento de volume (dV) no campo acústico, deixe o volume original do meio ser Vo, a pressão ser po e a densidade ser ρ 0. O elemento de volume (dV) obtém energia cinética △ Ek devido à vibração ultrassônica; △ Ek=(ρ 0 Vo) u2/2

Δ Ek é energia cinética, J; u é a velocidade da partícula, m/s; ρ 0 é a densidade do meio, kg/m3; Vo é o volume original, m3.

Uma característica importante do ultrassom é sua potência, que é muito mais forte do que as ondas sonoras comuns. Esta é uma das razões importantes pelas quais o ultrassom pode ser amplamente utilizado em muitos campos.

Quando as ondas ultrassônicas atingem um determinado meio, as moléculas do meio vibram devido à ação das ondas ultrassônicas, e sua frequência de vibração é a mesma das ondas ultrassônicas. A frequência da vibração das moléculas do meio determina a velocidade da vibração, e quanto maior a frequência, maior a velocidade. A energia obtida por uma molécula do meio devido à vibração não está apenas relacionada à massa da molécula do meio, mas também é proporcional ao quadrado da velocidade de vibração da molécula do meio. Portanto, quanto maior a frequência do ultrassom, maior a energia obtida pelas moléculas do meio. A frequência do ultrassom é muito maior do que a das ondas sonoras comuns, então o ultrassom pode dar às moléculas do meio muita energia, enquanto as ondas sonoras comuns têm pouco efeito nas moléculas do meio. Em outras palavras, o ultrassom tem muito mais energia do que as ondas sonoras e pode fornecer energia suficiente às moléculas do meio.

A diferença na frequência e potência do ultrassom:

A frequência e a potência do ultrassom são dois parâmetros-chave para medir seu desempenho. Macroscopicamente, a potência determina a intensidade e a capacidade de penetração do ultrassom, enquanto a frequência determina a profundidade de penetração e a resolução do ultrassom.

Quanto maior a frequência, menor o comprimento de onda e mais forte a penetração, mas quanto maior a potência, mais forte a energia sonora pode ser gerada. Em aplicações, o ultrassom usado no campo médico é principalmente de baixa potência e alta frequência, que pode ser usado para exame e tratamento por ultrassom; As ondas ultrassônicas usadas no campo industrial são principalmente de alta potência e alta frequência, que podem ser usadas para processamento, limpeza, medição, etc. A frequência e a potência do ultrassom são dois indicadores-chave do desempenho do ultrassom. A escolha de parâmetros ultrassônicos apropriados pode atender melhor aos requisitos de aplicação.