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, с единицей измерения в секунду и символом с-1. В память о вкладе немецкого физика Герца, единицей частоты назван Герц, сокращенно "Гц", с символом 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 и 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 T в секундах (с); Количество колебаний частицы за 1 секунду называется частотой, обозначается f в циклах в секунду, также известной как Герц (Гц). Период и частота обратно пропорциональны друг другу, что выражается следующим уравнением: 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 видно, 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 в 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 в единицу времени, называется мощностью, обозначается 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 взять небольшой элемент объема (dV) в акустическом поле, пусть первоначальный объем среды будет Vo, давление po, а плотность 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.