หลักการทดสอบแบบอัลตราโซนิก

สั้นกว่าคลื่นเสียงสามัญคลื่นความยาวของอัลตราซาวนด์ทำทิศทางที่ดี แต่ยังผ่านวัสดุทึบแสงคุณลักษณะนี้ได้รับการใช้กันอย่างแพร่หลายในการทดสอบล้ำความหนาวัดระยะทางการควบคุมระยะไกลและเทคโนโลยีการถ่ายภาพอัลตราโซนิค การถ่ายภาพด้วยคลื่นอัลตร้าโซนิคเป็นเทคโนโลยีที่ใช้อัลตราซาวนด์เพื่อนำเสนอภาพด้านในของวัตถุทึบแสง จากตัวแปลงสัญญาณของเลนส์อะคูสติกอัลตราโซนิคที่เน้นไปที่ตัวอย่างที่ทึบแสงอัลตราโซนิคที่นำมาจากตัวอย่างนั้นเป็นส่วนหนึ่งของข้อมูล (เช่นความสามารถในการสะท้อนการดูดซึมและการกระเจิงของคลื่นเสียง) เลนส์อะคูสติกจะมาบรรจบกับเครื่องรับ piezoelectric เครื่องขยายสัญญาณอินพุตสัญญาณไฟฟ้าโดยใช้ระบบสแกนสามารถเปลี่ยนภาพตัวอย่างที่ทึบแสงที่แสดงบนหน้าจอ อุปกรณ์นี้เรียกว่ากล้องจุลทรรศน์ล้ำเสียง เทคโนโลยีการถ่ายภาพอัลตราโซนิคได้รับการยอมรับอย่างแพร่หลายในการตรวจวินิจฉัยทางการแพทย์ในการผลิตอุปกรณ์ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้สำหรับการตรวจสอบวงจรรวมขนาดใหญ่ใช้สำหรับการแสดงอัลลอยด์ขององค์ประกอบที่แตกต่างกันในพื้นที่วัสดุศาสตร์และเส้นขอบของเมล็ดพืชเป็นต้นการยึดเสียงแบบอัลตราโซนิค หลักการการแทรกแซงของการบันทึกและการทำซ้ำภาพสามมิติของเทคโนโลยีการถ่ายภาพอะคูสติกทึบแสงหลักการและการถ่ายภาพสามมิติแบบออปติคัลจะเหมือนกันเพียงบันทึกที่แตกต่างกัน (ดูภาพสามมิติ) ด้วยสัญญาณแหล่งกำเนิดเดียวกันแรงบันดาลใจสัญญาณสองตัววางอยู่ในของเหลวที่พวกเขาเปิดตัวสองลำแสงเชื่อมโยงกันของอัลตราซาวนด์: ลำแสงผ่านวัตถุที่ศึกษาหลังจากกลายเป็นคลื่นพวงของคลื่นอ้างอิง รูปคลื่นโฮโลแกรมเชิงวัตถุและคลื่นอ้างอิงคลื่นซ้อนกันแบบอะคูสติกที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวของของเหลวด้วยโฮโลแกรมอะคูสติกแสงเลเซอร์โดยใช้การสะท้อนแสงเลเซอร์ในรูปแบบโฮโลแกรมของเลนส์สัมผัสและรับสิ่งต่างๆกลับคืนมาเช่นปกติโดยใช้กล้องและโทรทัศน์เพื่อการสังเกตการณ์แบบเรียลไทม์ .

ความหมายของการทำความสะอาดด้วยอัลตราโซนิก

ผลการทำความสะอาดอัลตราโซนิกเป็นมากกว่าคลื่นวิทยุการได้ยินของมนุษย์ในของเหลว เมื่อการแพร่กระจายอัลตราโซนิกในผงซักฟอกเนื่องจาก sonic เป็นคลื่นตามยาวคลื่นตามยาวเพื่อส่งเสริมบทบาทของสื่อสามารถทำให้การเปลี่ยนแปลงความดันของเหลวทำให้เกิดฟองสูญญากาศเล็ก ๆ จำนวนมากเรียกว่า "ผล cavitation" เมื่อระเบิดบีบอัดสามารถผลิตผลกระทบที่มีประสิทธิภาพสามารถอยู่ในการตรึงของวัตถุภายในสิ่งสกปรกมุมกระจัดกระจายและเพิ่มผลซักล้างเนื่องจากความยาวของคลื่นความถี่วิทยุ takanami อำนาจการเจาะที่แข็งแกร่งเพื่อให้มีรอยแตกหรือ โครงสร้างที่ซับซ้อนซ่อนของการทำความสะอาดสามารถบรรลุผลล้างที่น่าตื่นตาตื่นใจ

การทำความสะอาดอัลตราโซนิกจะขึ้นอยู่กับ cavitation นั่นคือในของเหลวทำความสะอาดในการก่อตัวขึ้นอย่างรวดเร็วของฟองอากาศจำนวนมากและการระเบิดอย่างรวดเร็ว ช็อตที่เกิดจะทำให้พื้นผิวสกปรกออกจากด้านในและด้านนอกของชิ้นงานที่แช่อยู่ในสารละลายทำความสะอาด ด้วยการเพิ่มความถี่คลื่นวิทยุจำนวนฟองเพิ่มขึ้นและผลกระทบจากการระเบิดจะลดลง ดังนั้นอัลตราซาวด์ความถี่สูงจึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการทำความสะอาดสิ่งสกปรกที่มีอนุภาคขนาดเล็กโดยไม่ทำลายพื้นผิวของชิ้นงาน การขยายตัวของฟองอากาศแบบฟองอากาศและฟองอากาศระเบิด (ระเบิด) ถูกสร้างขึ้นโดยการใช้คลื่นเสียงความถี่สูง (อัลตราซาวด์) คลื่นความเข้มสูงเพื่อของเหลว ระบบทำความสะอาดอัลตราโซนิกใด ๆ จึงต้องมีองค์ประกอบพื้นฐานสามอย่างคือทำความสะอาดน้ำยาทำความสะอาดฝ้าเจือในถังแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกลของเครื่องแปลงสัญญาณไฟฟ้าความถี่สูงและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบอัลตราโซนิค

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าและเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

ส่วนที่สำคัญที่สุดของระบบทำความสะอาดอัลตราโซนิกคือตัวแปลงสัญญาณ มีตัวแปลงสัญญาณสองแบบคือตัวแปลงสัญญาณแม่เหล็กซึ่งทำจากนิกเกิลหรือโลหะผสมนิกเกิล ตัวนำไฟฟ้า piezoelectric ทำจาก zirconate lead titanate หรือเซรามิคอื่น ๆ

เมื่อวัสดุไฟฟ้าสถิตวางอยู่ในสนามไฟฟ้าที่มีแรงดันไฟฟ้าแตกต่างกันจะทำให้เกิดการเปลี่ยนรูป นี่เรียกว่า "ผล piezoelectric" เครื่องแปลงสัญญาณแม่เหล็กตรงกันข้ามทำจากวัสดุที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงไป ไม่ว่าชนิดของตัวแปลงสัญญาณจะใช้ปัจจัยพื้นฐานที่สุดคือความรุนแรงของผล cavitation

คลื่นอัลตร้าโซนิคเช่นเดียวกับคลื่นเสียงอื่น ๆ คือชุดของจุดความดันคลื่นที่บีบอัดและขยายออกสลับกัน (ดังแสดงด้านล่าง) ถ้าพลังงานเสียงมีความแข็งแรงพอที่จะผลักดันของเหลวออกไปในขั้นตอนการขยายตัวของคลื่นและฟองสบู่จะเกิดขึ้น ในขั้นตอนการบีบอัดของคลื่นฟองอากาศเหล่านี้ระเบิดหรือระเบิดในของเหลวได้ทันทีทำให้เกิดแรงกระแทกที่มีประสิทธิภาพมากโดยเฉพาะเหมาะสำหรับการทำความสะอาด กระบวนการนี้เรียกว่า cavitation คลื่นเสียงของการบีบอัดและการขยายตัวจะถูกวิเคราะห์ตามหลักวิชาการระเบิดของฟองอากาศแบบ cavitation จะทำให้เกิดความดันมากกว่า 10000 psi และอุณหภูมิสูงถึง 20000 ° F (11000 ° C) และในการระเบิดทันทีจะระเบิดออกอย่างรวดเร็ว พลังงานที่ปล่อยออกมาจากฟองอากาศแบบฟองเดียวมีขนาดเล็กมาก แต่ทุกๆวินาทีสำหรับฟองสบู่ออกมาหลายล้านครั้งในเวลาเดียวกันผลสะสมจะมีความแข็งแรงมากส่งผลต่อการปนเปื้อนของผิวชิ้นงานอย่างมีประสิทธิภาพ ทำความสะอาดอัลตราโซนิก ถ้าพลังงานล้ำเสียงมีขนาดใหญ่พอ cavitation จะเกิดขึ้นได้ทุกที่ในสารละลายเพื่อทำความสะอาดดังนั้นอัลตราซาวนด์จึงสามารถทำความสะอาดรอยแตกและรูเล็ก ๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ Cavitation ยังส่งเสริมปฏิกิริยาทางเคมีและเพิ่มความเร็วในการสลายตัวของเยื่อแผ่นผิว แต่เฉพาะในบางพื้นที่ของความดันของเหลวจะต่ำกว่าความดันก๊าซภายในการจับคู่แบบฟองสบจะก่อให้เกิดปรากฏการณ์ cavitation ในพื้นที่ดังนั้นที่สร้างขึ้นโดยตัวแปลงสัญญาณของคลื่นความถี่คลื่นวิทยุมีขนาดใหญ่พอที่จะตอบสนองสภาวะนี้ได้ พลังงานต่ำสุดที่จำเป็นในการผลิต cavitation เรียกว่า cavitation จุดสำคัญ ของเหลวที่แตกต่างกันมีจุดแตกต่างกัน cavitation ที่สำคัญดังนั้นพลังงานอัลตราโซนิคต้องเกินจุดสำคัญเพื่อให้บรรลุผลการทำความสะอาด นั่นคือฟองอากาศแบบ cavitation สามารถผลิตได้เฉพาะเมื่อพลังงานเกินกว่าจุดวิกฤติสำหรับการทำความสะอาดอัลตราโซนิก

ความสำคัญของความถี่

เสียงดังเกิดขึ้นเมื่อความถี่ในการทำงานต่ำ (อยู่ในช่วงของการได้ยินของมนุษย์) เมื่อความถี่ต่ำกว่า 20kHz เสียงในการทำงานจะไม่สูงมากเท่านั้น แต่อาจเกินขีด จำกัด ด้านความปลอดภัยที่กำหนดโดยกฎหมายว่าด้วยความปลอดภัยอาชีวอนามัยหรือข้อบังคับอื่น ๆ ในการใช้งานที่จำเป็นต้องใช้พลังงานสูงเพื่อขจัดสิ่งสกปรกโดยไม่คำนึงถึงความเสียหายที่พื้นผิวของชิ้นงานให้เลือกความถี่การทำความสะอาดที่ต่ำกว่าตั้งแต่ 20kHz ถึง 30kHz ความถี่ในการทำความสะอาดในช่วงความถี่นี้มักใช้เพื่อทำความสะอาดวัสดุที่มีขนาดใหญ่หนักหรือมีความหนาแน่นสูง ตัวแปลงสัญญาณแม่เหล็ก 20KHz และเครื่องแปลงสัญญาณ Piezoelectric ขนาด 25 กิโลเฮิร์ต Cavitation Relative Strength ถึงความถี่ 40 kHz มักใช้เพื่อทำความสะอาดชิ้นส่วนขนาดเล็กที่มีความซับซ้อนมากขึ้นหรือเพื่อขจัดอนุภาคขนาดเล็ก ความถี่สูงยังใช้ในการใช้งานที่ไม่ได้รับความเสียหายบนพื้นผิวของชิ้นงาน การใช้ความถี่สูงช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการทำความสะอาดได้หลายวิธี เมื่อความถี่เพิ่มขึ้นจำนวนฟองอากาศของ cavitation จะเพิ่มขึ้นแบบ linearly ทำให้เกิดคลื่นช็อกที่รุนแรงขึ้นซึ่งจะทำให้ช่องว่างเล็กลง ถ้าพลังงานยังคงที่และฟองอากาศใน cavitation ลดลงพลังงานที่ปล่อยออกมาจากฟองอากาศแบบ cavitation จะลดลงตามไปด้วยซึ่งจะช่วยลดความเสียหายของผิวชิ้นงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ข้อได้เปรียบอีกประการหนึ่งของความถี่สูงคือการลดชั้นขอบเขตความหนืด (ผล Bernoulli) ทำให้อัลตราซาวนด์สามารถตรวจจับอนุภาคขนาดเล็กได้ สถานการณ์นี้คล้ายคลึงกับหินขนาดเล็กที่อยู่ด้านล่างของลำธารที่ชัดเจนเมื่อระดับน้ำในลำธารลดลง บริษัท มีช่วงความถี่ปานกลางที่ 40kHz, 80kHz, 120kHz และ 170kHz ผลิตภัณฑ์ที่มีความถี่ 350 kHz สามารถเลือกได้เมื่อทำความสะอาดอนุภาคขนาดเล็กมาก บริษัท เพิ่งเปิดตัวระบบ MicroCoustics สำหรับโอกาสดังกล่าวที่ความถี่ 400kHz