ความแตกต่างระหว่างความถี่อัลตราโซนิกและกำลังไฟฟ้า

บทนำเกี่ยวกับความถี่อัลตราโซนิก:

ความถี่ของคลื่นอัลตราซาวนด์คือจำนวนครั้งที่เกิดการเปลี่ยนแปลงเป็นระยะต่อหน่วยเวลา และเป็นปริมาณที่อธิบายความถี่ของการเคลื่อนที่เป็นระยะ โดยทั่วไปจะแสดงด้วยสัญลักษณ์ f โดยมีหน่วยเป็นหนึ่งวินาทีและสัญลักษณ์ s-1 เพื่อเป็นการรำลึกถึงผลงานของเฮิรตซ์ นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน ผู้คนจึงตั้งชื่อหน่วยความถี่ว่าเฮิรตซ์ โดยย่อว่า "เฮิรตซ์" และมีสัญลักษณ์ Hz วัตถุแต่ละชิ้นมีความถี่ที่ไม่ขึ้นอยู่กับแอมพลิจูดที่กำหนดโดยคุณสมบัติเฉพาะของมัน ซึ่งเรียกว่าความถี่ธรรมชาติ แนวคิดเรื่องความถี่ไม่เพียงแต่ใช้ในกลศาสตร์และอะคูสติกเท่านั้น แต่ยังใช้ในแม่เหล็กไฟฟ้า แสง และเทคโนโลยีวิทยุทั่วไปอีกด้วย

เวลาที่อนุภาคในตัวกลางใช้ในการสั่นไปมาที่ตำแหน่งสมดุลหนึ่งครั้งเรียกว่าคาบ ซึ่งแสดงเป็น T และวัดเป็นวินาที (s) จำนวนครั้งที่อนุภาคสั่นเสร็จภายใน 1 วินาทีเรียกว่าความถี่ ซึ่งแสดงด้วย f มีหน่วยเป็นรอบต่อวินาที หรือเรียกอีกอย่างว่าเฮิรตซ์ (Hz) คาบและความถี่มีความสัมพันธ์แบบกลับกัน ซึ่งแสดงดังนี้: f=1/T

ความยาวคลื่นของคลื่นอัลตราซาวนด์ในตัวกลาง( λ) ความสัมพันธ์ระหว่างความถี่คือ: c= λ F

ในสูตร c คือความเร็วของเสียง m/s; λ คือความยาวคลื่น m; F คือความถี่ Hz

จะเห็นได้ว่าความเร็วการแพร่กระจายของคลื่นอัลตราซาวนด์ในตัวกลางบางชนิดจะคงที่ ยิ่งคลื่นอัลตราซาวนด์มีความถี่สูง ความยาวคลื่นก็จะสั้นลง ในทางกลับกัน ยิ่งคลื่นอัลตราซาวนด์มีความถี่ต่ำ ความยาวคลื่นก็จะยาวขึ้น

บทนำเกี่ยวกับพลังอัลตราโซนิก:

กำลังของคลื่นอัลตราซาวนด์หมายถึงปริมาณงานที่วัตถุทำต่อหน่วยเวลา กล่าวคือ กำลังเป็นปริมาณทางกายภาพที่อธิบายความเร็วของงานที่ทำ ปริมาณงานนั้นคงที่ และยิ่งเวลาสั้นลง ค่ากำลังก็จะยิ่งมากขึ้น สูตรในการคำนวณกำลังคือ กำลัง=งาน/เวลา กำลังเป็นปริมาณทางกายภาพที่แสดงถึงความเร็วของงานที่ทำ งานที่ทำต่อหน่วยเวลาเรียกว่า กำลัง ซึ่งแสดงเป็น P

ในระหว่างกระบวนการส่งสัญญาณอัลตราซาวนด์ เมื่อส่งสัญญาณอัลตราซาวนด์ไปยังตัวกลางที่นิ่งอยู่แล้ว จะทำให้อนุภาคของตัวกลางสั่นสะเทือนไปมาใกล้ตำแหน่งสมดุล ส่งผลให้ตัวกลางเกิดการบีบอัดและขยายตัว กล่าวได้ว่าอัลตราซาวนด์ทำให้ตัวกลางได้รับพลังงานจลน์ของการสั่นและพลังงานศักย์การเสียรูป พลังงานเสียงที่ตัวกลางได้รับเนื่องจากการรบกวนจากอัลตราซาวนด์เป็นผลรวมของพลังงานจลน์ของการสั่นและพลังงานศักย์การเสียรูป

เมื่อคลื่นอัลตราซาวนด์แพร่กระจายในตัวกลาง พลังงานก็จะแพร่กระจายไปด้วย หากเราใช้องค์ประกอบปริมาตรขนาดเล็ก (dV) ในสนามเสียง ให้ปริมาตรเดิมของตัวกลางเป็น Vo ความดันเป็น po และความหนาแน่นเป็น ρ {{0}} พลังงานจลน์ Δ Ek ที่ได้จากองค์ประกอบปริมาตร (dV) เนื่องมาจากการสั่นสะเทือนของคลื่นอัลตราซาวนด์ △ Ek=( ρ 0 Vo) u2/2

△ Ek คือพลังงานจลน์ J; U คือความเร็วของอนุภาค m/s; ρ 0 คือความหนาแน่นของตัวกลาง kg/m3; Vo คือปริมาตรดั้งเดิม m3

คุณสมบัติที่สำคัญประการหนึ่งของคลื่นอัลตราซาวนด์คือพลังของคลื่นซึ่งมีพลังมากกว่าคลื่นเสียงทั่วไปมาก นี่คือเหตุผลสำคัญประการหนึ่งที่ทำให้คลื่นอัลตราซาวนด์สามารถนำไปใช้งานได้อย่างแพร่หลายในหลายสาขา

เมื่อคลื่นอัลตราซาวนด์เข้าถึงตัวกลางหนึ่ง โมเลกุลของตัวกลางจะสั่นสะเทือนเนื่องจากการกระทำของคลื่นอัลตราซาวนด์ และความถี่ในการสั่นสะเทือนของโมเลกุลจะเท่ากับความถี่ของคลื่นอัลตราซาวนด์ ความถี่ของการสั่นของโมเลกุลของตัวกลางจะกำหนดความเร็วของการสั่นสะเทือน และยิ่งความถี่สูงขึ้น ความเร็วก็จะยิ่งมากขึ้น พลังงานที่โมเลกุลของตัวกลางได้รับจากการสั่นสะเทือนนั้นไม่เพียงแต่เกี่ยวข้องกับมวลของโมเลกุลของตัวกลางเท่านั้น แต่ยังเป็นสัดส่วนโดยตรงกับกำลังสองของความเร็วการสั่นสะเทือนของโมเลกุลของตัวกลางด้วย ดังนั้น ยิ่งความถี่ของอัลตราซาวนด์สูงขึ้น พลังงานที่โมเลกุลของตัวกลางได้รับก็จะสูงขึ้น ความถี่ของอัลตราซาวนด์สูงกว่าคลื่นเสียงทั่วไปมาก ดังนั้น อัลตราซาวนด์จึงสามารถให้พลังงานแก่โมเลกุลของตัวกลางได้มาก ในขณะที่คลื่นเสียงทั่วไปมีผลเพียงเล็กน้อยต่อโมเลกุลของตัวกลาง กล่าวอีกนัยหนึ่ง อัลตราซาวนด์มีพลังงานมากกว่าคลื่นเสียงมาก และสามารถให้พลังงานเพียงพอแก่โมเลกุลของตัวกลางได้

ความแตกต่างระหว่างความถี่และกำลังของคลื่นอัลตราซาวนด์:

ความถี่และกำลังของอัลตราซาวนด์เป็นสองปัจจัยหลักในการวัดประสิทธิภาพการทำงาน เมื่อมองในภาพรวม กำลังจะกำหนดความเข้มและความสามารถในการซึมผ่านของอัลตราซาวนด์ ในขณะที่ความถี่จะกำหนดความลึกและความละเอียดของการซึมผ่านของอัลตราซาวนด์

ยิ่งความถี่สูงขึ้น ความยาวคลื่นยิ่งสั้นลง การแทรกซึมก็ยิ่งแรงขึ้น แต่พลังงานยิ่งมากขึ้น ซึ่งสามารถผลิตพลังงานเสียงที่แรงขึ้นได้ ในการใช้งาน อัลตราซาวนด์ที่ใช้ในทางการแพทย์ส่วนใหญ่จะเป็นคลื่นความถี่ต่ำและความถี่สูง ซึ่งสามารถใช้สำหรับการตรวจและรักษาด้วยอัลตราซาวนด์ คลื่นอัลตราซาวนด์ที่ใช้ในภาคอุตสาหกรรมส่วนใหญ่จะเป็นคลื่นความถี่สูงและความถี่สูง ซึ่งสามารถใช้สำหรับการประมวลผล การทำความสะอาด การวัด ฯลฯ ความถี่และพลังงานของอัลตราซาวนด์เป็นสองตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพอัลตราซาวนด์หลัก การเลือกพารามิเตอร์อัลตราซาวนด์ที่เหมาะสมสามารถตอบสนองความต้องการของการใช้งานได้ดีขึ้น