Introducción a la frecuencia ultrasónica:
La frecuencia de los ultrasonidos es el número de veces que se completa un cambio periódico por unidad de tiempo, y es una cantidad que describe la frecuencia del movimiento periódico. Se representa comúnmente con el símbolo f, con una unidad de un segundo y un símbolo de s-1. En conmemoración de la contribución del físico alemán Hertz, la gente bautizó la unidad de frecuencia como Hertz, abreviada como "Hertz", con el símbolo Hz. Cada objeto tiene una frecuencia independiente de la amplitud determinada por sus propias propiedades, que se llama frecuencia natural. El concepto de frecuencia no solo se aplica en mecánica y acústica, sino que también se usa comúnmente en electromagnetismo, óptica y tecnología de radio.
El tiempo que una partícula necesita para oscilar de un lado a otro en el medio en una posición de equilibrio se denomina período, expresado en T y medido en segundos (s); el número de veces que una partícula completa su vibración en 1 segundo se denomina frecuencia, representada por f, en ciclos por segundo, también conocidos como hercios (Hz). El período y la frecuencia tienen una relación recíproca entre sí, expresada de la siguiente manera: f=1/T
La longitud de onda del ultrasonido en el medio (λ) La relación entre la frecuencia es: c= λ F
En la fórmula, c es la velocidad del sonido, m/s; λ es la longitud de onda, m; F es la frecuencia, Hz.
Se puede observar que para un determinado medio, la velocidad de propagación del ultrasonido en él es constante. Cuanto mayor sea la frecuencia del ultrasonido, más corta será la longitud de onda; por el contrario, cuanto menor sea la frecuencia del ultrasonido, más larga será la longitud de onda.
Introducción a la potencia ultrasónica:
La potencia del ultrasonido se refiere a la cantidad de trabajo realizado por un objeto por unidad de tiempo, es decir, la potencia es una magnitud física que describe la velocidad del trabajo realizado. La cantidad de trabajo es fija y cuanto menor sea el tiempo, mayor será el valor de la potencia. La fórmula para calcular la potencia es: potencia=trabajo/tiempo. La potencia es una magnitud física que caracteriza la velocidad del trabajo realizado. El trabajo realizado por unidad de tiempo se denomina potencia, expresada en P.
Durante el proceso de transmisión de ultrasonidos, cuando se transmiten a un medio previamente estacionario, provocan que las partículas del medio vibren de un lado a otro cerca de la posición de equilibrio, lo que da como resultado la compresión y expansión del medio. Se puede decir que los ultrasonidos permiten que el medio obtenga energía cinética vibratoria y energía potencial de deformación. La energía sonora obtenida por el medio debido a la perturbación ultrasónica es la suma de la energía cinética vibratoria y la energía potencial de deformación.
A medida que el ultrasonido se propaga en un medio, también se propaga la energía. Si tomamos un elemento de volumen pequeño (dV) en el campo sonoro, sea Vo el volumen original del medio, po la presión y ρ la densidad {{0}} La energía cinética Δ Ek obtenida por el elemento de volumen (dV) debido a la vibración ultrasónica; △ Ek=( ρ 0 Vo) u2/2
△ Ek es la energía cinética, J; U es la velocidad de la partícula, m/s; ρ 0 es la densidad del medio, kg/m3; Vo es el volumen original, m3.
Una característica importante del ultrasonido es su potencia, que es mucho mayor que la de las ondas sonoras comunes. Esta es una de las razones importantes por las que el ultrasonido puede usarse ampliamente en muchos campos.
Cuando las ondas ultrasónicas alcanzan un determinado medio, las moléculas del medio vibran debido a la acción de las ondas ultrasónicas, y su frecuencia de vibración es la misma que la frecuencia de las ondas ultrasónicas. La frecuencia de la vibración molecular del medio determina la velocidad de vibración, y cuanto mayor sea la frecuencia, mayor será la velocidad. La energía obtenida por las moléculas del medio debido a la vibración no solo está relacionada con la masa de las moléculas del medio, sino que también es directamente proporcional al cuadrado de la velocidad de vibración de las moléculas del medio. Por lo tanto, cuanto mayor sea la frecuencia de los ultrasonidos, mayor será la energía obtenida por las moléculas del medio. La frecuencia de los ultrasonidos es mucho mayor que la de las ondas sonoras ordinarias, por lo que los ultrasonidos pueden proporcionar a las moléculas del medio mucha energía, mientras que las ondas sonoras ordinarias tienen poco efecto sobre las moléculas del medio. En otras palabras, los ultrasonidos tienen mucha más energía que las ondas sonoras y pueden proporcionar suficiente energía a las moléculas del medio.
La diferencia entre la frecuencia y la potencia del ultrasonido:
La frecuencia y la potencia de los ultrasonidos son dos parámetros clave para medir su rendimiento. Desde una perspectiva macro, la potencia determina la intensidad y la permeabilidad de los ultrasonidos, mientras que la frecuencia determina la profundidad y la resolución de la penetración de los ultrasonidos.
Cuanto mayor sea la frecuencia, más corta la longitud de onda, más fuerte será la penetración, pero mayor será la potencia, lo que puede producir una energía sonora más fuerte. En las aplicaciones, el ultrasonido utilizado en el campo médico es principalmente de baja potencia y alta frecuencia, que se puede utilizar para el examen y el tratamiento por ultrasonido; Las ondas ultrasónicas utilizadas en el campo industrial son principalmente de alta potencia y alta frecuencia, que se pueden utilizar para procesamiento, limpieza, medición, etc. La frecuencia y la potencia del ultrasonido son dos indicadores clave del rendimiento del ultrasonido. La elección de los parámetros de ultrasonido adecuados puede satisfacer mejor los requisitos de la aplicación.
