La différence entre la fréquence et la puissance des ultrasons

Introduction à la fréquence ultrasonore :

La fréquence des ultrasons est le nombre de fois qu'un changement périodique est effectué par unité de temps. C'est une quantité qui décrit la fréquence du mouvement périodique. Elle est généralement représentée par le symbole f, avec une unité de seconde et un symbole de s-1. En commémoration de la contribution du physicien allemand Hertz, l'unité de fréquence a été nommée Hertz, abrégée en "Hertz", avec le symbole Hz. Chaque objet a une fréquence indépendante de l'amplitude déterminée par ses propres propriétés, qui est appelée fréquence naturelle. Le concept de fréquence n'est pas seulement appliqué en mécanique et en acoustique, mais est également couramment utilisé en électromagnétisme, en optique et en radiotechnologie.

Le temps nécessaire à une particule dans le milieu pour osciller une fois en avant et en arrière à sa position d'équilibre est appelé période, exprimé en T, et mesuré en secondes (s) ; le nombre de fois qu'une particule termine sa vibration en 1 seconde est appelé fréquence, représenté par f, en cycles par seconde, également appelé Hertz (Hz). La période et la fréquence ont une relation réciproque l'une avec l'autre, exprimée comme suit : f=1/T

La longueur d'onde des ultrasons dans le milieu ( λ) La relation entre la fréquence est : c= λ F

Dans la formule, c est la vitesse du son, m/s ; λ est la longueur d'onde, m ; F est la fréquence, Hz.

On constate que pour un milieu donné, la vitesse de propagation des ultrasons y est constante. Plus la fréquence des ultrasons est élevée, plus leur longueur d'onde est courte ; à l'inverse, plus la fréquence des ultrasons est basse, plus leur longueur d'onde est longue.

Introduction à la puissance ultrasonore :

La puissance des ultrasons fait référence à la quantité de travail effectuée par un objet par unité de temps, c'est-à-dire que la puissance est une quantité physique qui décrit la vitesse du travail effectué. La quantité de travail est fixe et plus le temps est court, plus la valeur de la puissance est élevée. La formule de calcul de la puissance est la suivante : puissance=travail/temps. La puissance est une quantité physique qui caractérise la vitesse du travail effectué. Le travail effectué par unité de temps est appelé puissance, exprimée en P.

Lors de la transmission des ultrasons, lorsque les ultrasons sont transmis à un milieu auparavant stationnaire, ils provoquent des vibrations des particules du milieu dans un mouvement de va-et-vient à proximité de la position d'équilibre, ce qui entraîne une compression et une expansion du milieu. On peut dire que les ultrasons permettent au milieu d'obtenir de l'énergie cinétique vibratoire et de l'énergie potentielle de déformation. L'énergie sonore obtenue par le milieu en raison de la perturbation ultrasonore est la somme de l'énergie cinétique vibratoire et de l'énergie potentielle de déformation.

Lorsque les ultrasons se propagent dans un milieu, l'énergie se propage également. Si nous prenons un petit élément de volume (dV) dans le champ sonore, soit le volume d'origine du milieu Vo, la pression po et la densité ρ {{0}} L'énergie cinétique Δ Ek obtenue par l'élément de volume (dV) due à la vibration ultrasonore ; △ Ek=( ρ 0 Vo) u2/2

△ Ek est l'énergie cinétique, J; U est la vitesse des particules, m/s; ρ 0 est la densité du milieu, kg/m3; Vo est le volume d'origine, m3.

L'une des caractéristiques importantes des ultrasons est leur puissance, qui est bien supérieure à celle des ondes sonores ordinaires. C'est l'une des principales raisons pour lesquelles les ultrasons peuvent être largement utilisés dans de nombreux domaines.

Lorsque les ondes ultrasonores atteignent un certain milieu, les molécules du milieu vibrent en raison de l'action des ondes ultrasonores, et leur fréquence de vibration est la même que la fréquence des ondes ultrasonores. La fréquence de la vibration moléculaire du milieu détermine la vitesse de vibration, et plus la fréquence est élevée, plus la vitesse est grande. L'énergie obtenue par les molécules du milieu en raison de la vibration n'est pas seulement liée à la masse des molécules du milieu, mais aussi directement proportionnelle au carré de la vitesse de vibration des molécules du milieu. Ainsi, plus la fréquence des ultrasons est élevée, plus l'énergie obtenue par les molécules du milieu est élevée. La fréquence des ultrasons est beaucoup plus élevée que celle des ondes sonores ordinaires, de sorte que les ultrasons peuvent donner aux molécules du milieu beaucoup d'énergie, tandis que les ondes sonores ordinaires ont peu d'effet sur les molécules du milieu. En d'autres termes, les ultrasons ont une énergie beaucoup plus grande que les ondes sonores et peuvent fournir suffisamment d'énergie aux molécules du milieu.

La différence entre la fréquence et la puissance des ultrasons :

La fréquence et la puissance des ultrasons sont deux paramètres clés pour mesurer leurs performances. D'un point de vue macro, la puissance détermine l'intensité et la perméabilité des ultrasons, tandis que la fréquence détermine la profondeur et la résolution de la pénétration des ultrasons.

Plus la fréquence est élevée, plus la longueur d'onde est courte, plus la pénétration est forte, mais plus la puissance est grande, ce qui peut produire une énergie sonore plus forte. Dans les applications, les ultrasons utilisés dans le domaine médical sont principalement de faible puissance et de haute fréquence, qui peuvent être utilisés pour l'examen et le traitement par ultrasons ; Les ondes ultrasonores utilisées dans le domaine industriel sont principalement de haute puissance et de haute fréquence, qui peuvent être utilisées pour le traitement, le nettoyage, la mesure, etc. La fréquence et la puissance des ultrasons sont deux indicateurs clés des performances des ultrasons. Le choix de paramètres d'ultrasons appropriés peut mieux répondre aux exigences de l'application.