Разница между ультразвуковой частотой и мощностью

Введение в ультразвуковую частоту:

Частота ультразвука - это количество полных колебаний в единицу времени, и это величина, описывающая частоту периодического движения. Обычно она обозначается символом f, единицей измерения является один оборот в секунду, обозначается как s-1. В память о вкладе немецкого физика Герца, единицей частоты назван Герц, сокращенно "Гц", символ Гц. Каждый объект имеет частоту, определяемую его собственными свойствами, которая не зависит от амплитуды, называемую собственной частотой. Концепция частоты применяется не только в механике и акустике, но также широко используется в электромагнетизме, оптике и радиотехнике.

Время, необходимое частице в среде для совершения одного полного колебания туда и обратно от положения равновесия, называется периодом, обозначается буквой T в секундах (с); Количество колебаний частицы за 1 секунду называется частотой, обозначается буквой f в циклах в секунду, также известной как Герц (Гц). Период и частота обратно пропорциональны друг другу, что выражается следующей формулой: f=1/T

Взаимосвязь между длиной волны (λ) и частотой ультразвуковых волн в среде: c=λ f

В формуле c - скорость звука, м/с; λ - длина волны, м; f - частота, Гц.

Из этого можно видеть, что для определенной среды скорость распространения ультразвука постоянна. Чем выше частота ультразвука, тем короче длина волны; наоборот, чем ниже частота ультразвука, тем длиннее длина волны.

Введение в ультразвуковую мощность:

Мощность ультразвука относится к количеству работы, выполняемой объектом за единицу времени, что является физической величиной, описывающей скорость выполнения работы. Объем работы постоянен, и чем меньше время, тем больше значение мощности. Формула для расчета мощности: мощность=работа/время. Мощность - это физическая величина, характеризующая скорость выполнения работы. Работа, выполненная за единицу времени, называется мощностью, обозначается буквой P.

В процессе ультразвуковой передачи, когда ультразвуковые волны передаются в ранее неподвижную среду, частицы среды вибрируют вперед и назад вблизи положения равновесия, вызывая сжатие и расширение в среде. Можно считать, что ультразвук позволяет среде приобретать вибрационную кинетическую энергию и потенциальную энергию деформации. Акустическая энергия, получаемая средой из-за ультразвукового возмущения, представляет собой сумму вибрационной кинетической энергии и потенциальной энергии деформации.

По мере распространения ультразвука в среде распространяется и энергия. Если мы возьмем небольшой элемент объема (dV) в акустическом поле, пусть первоначальный объем среды будет Vo, давление будет po, а плотность будет ρ 0. Элемент объема (dV) получает кинетическую энергию △ Ek из-за ультразвуковой вибрации; △ Ek=(ρ 0 Vo) u2/2

Δ Ek - кинетическая энергия, Дж; u - скорость частиц, м/с; ρ 0 - плотность среды, кг/м3; Vo - первоначальный объем, м3.

Одной из важных характеристик ультразвука является его мощность, которая намного сильнее, чем у обычных звуковых волн. Это одна из важных причин, по которой ультразвук может широко использоваться во многих областях.

Когда ультразвуковые волны достигают определенной среды, молекулы среды вибрируют под действием ультразвуковых волн, и их частота вибрации совпадает с частотой ультразвуковых волн. Частота вибрации молекул среды определяет скорость вибрации, и чем выше частота, тем больше скорость. Энергия, получаемая молекулой среды из-за вибрации, связана не только с массой молекулы среды, но и пропорциональна квадрату скорости вибрации молекулы среды. Итак, чем выше частота ультразвука, тем выше энергия, получаемая молекулами среды. Частота ультразвука намного выше, чем у обычных звуковых волн, поэтому ультразвук может дать молекулам среды много энергии, в то время как обычные звуковые волны оказывают небольшое влияние на молекулы среды. Другими словами, ультразвук обладает гораздо большей энергией, чем звуковые волны, и может обеспечить достаточную энергию для молекул среды.

Разница в частоте и мощности ультразвука:

Частота и мощность ультразвука являются двумя ключевыми параметрами для измерения его производительности. Макроскопически мощность определяет интенсивность и способность проникновения ультразвука, в то время как частота определяет глубину проникновения и разрешение ультразвука.

Чем выше частота, тем короче длина волны и сильнее проникновение, но чем больше мощность, тем сильнее может быть генерирована звуковая энергия. В приложениях ультразвук, используемый в медицинской области, в основном маломощный и высокочастотный, который может использоваться для ультразвукового обследования и лечения; Ультразвуковые волны, используемые в промышленной области, в основном высокомощные и высокочастотные, которые могут использоваться для обработки, очистки, измерения и т. д. Частота и мощность ультразвука являются двумя ключевыми показателями производительности ультразвука. Выбор соответствующих ультразвуковых параметров может лучше соответствовать требованиям применения.