Ultrasone golven, geluidsgolven met frequenties boven het menselijk gehoorbereik (meestal groter dan 20 kHz), kunnen in het laboratorium worden geproduceerd met behulp van verschillende methoden. Hier zijn enkele veel voorkomende technieken:

1. Piëzo -elektrisch effect:

* principe: Dit is de meest voorkomende methode. Bepaalde materialen zoals kwarts, keramiek en Rochelle -zout vertonen het piëzo -elektrische effect, wat betekent dat ze vervormen wanneer een elektrisch veld wordt toegepast en vice versa.

* Procedure: Een piëzo -elektrische transducer wordt geconstrueerd door elektroden te bevestigen aan een piëzo -elektrisch materiaal. Wanneer een afwisselend spanning op de elektroden wordt toegepast, breidt het materiaal uit en samentrekt het met de frequentie van de spanning. Deze mechanische vibratie creëert ultrasone golven.

* Voordelen: Hoog efficiëntie, precieze frequentiecontrole, breed scala aan frequenties haalbaar.

* Nadelen: Beperkte vermogen, vereist zorgvuldige impedantie -matching voor efficiënte energieoverdracht.

2. Magnetostriction:

* principe: Bepaalde ferromagnetische materialen zoals nikkel en ijzer veranderen hun afmetingen wanneer ze worden blootgesteld aan een magnetisch veld. Deze eigenschap wordt magnetostriction genoemd.

* Procedure: Een spoel wordt gewikkeld rond een magnetostrictief materiaal. Wanneer de wisselstroom door de spoel stroomt, genereert dit een variërend magnetisch veld, waardoor het materiaal trilt. Deze trillingen creëren ultrasone golven.

* Voordelen: Kan hoogkrachtige ultrasone golven genereren.

* Nadelen: Lagere frequentiebereik in vergelijking met piëzo -elektrische transducers vereist hoge stromen.

3. Elektromagnetische oscillatoren:

* principe: Een hoogfrequent elektromagnetisch veld kan worden gebruikt om een ​​resonerend systeem te opwinden, waardoor ultrasone golven worden gegenereerd.

* Procedure: Een resonerende holte, meestal gevuld met een gas, wordt opgewonden door een elektromagnetische oscillator. De resonantiefrequentie van de holte bepaalt de frequentie van de ultrasone golven.

* Voordelen: Hoge frequentie en vermogen.

* Nadelen: Vereist een precieze afstemming van de resonerende holte, complexe opstelling.

4. Laser -echografie:

* principe: Een gepulseerde laserstraal kan gelokaliseerde verwarming en expansie op een materiaaloppervlak genereren, waardoor een tijdelijke spanningsgolf ontstaat.

* Procedure: Een korte puls van laserlicht is gericht op een materiaal. De snelle verwarming veroorzaakt gelokaliseerde expansie, die zich voortplant als een ultrasone golf.

* Voordelen: Niet-contact, sterk gefocuste en gecontroleerde excitatie.

* Nadelen: Vereist gespecialiseerde laserapparatuur, beperkt vermogen.

5. Sonicatie:

* principe: Hoewel ze niet direct ultrasone golven produceren, is sonicatie een veel voorkomende techniek die ultrasone energie gebruikt voor verschillende toepassingen.

* Procedure: Een hoogfrequente geluidsgolf wordt gegenereerd en overgedragen door een vloeibaar medium. De intense akoestische energie creëert cavitatiebellen die instorten en energie vrijgeven, waardoor fysische en chemische veranderingen veroorzaken.

* Voordelen: Op grote schaal gebruikt op verschillende gebieden, waaronder chemie, biologie en materiaalwetenschappen.

* Nadelen: Kan destructief zijn, afhankelijk van de toepassing.

De methode -keuze hangt af van het gewenste frequentiebereik, het vermogen, applicatie en beschikbare bronnen.