Do you have any knowledge of ultrasound related technology?

Basic Introduction:

Ultrasound is a sound wave with a frequency higher than 20000 Hz, which is further divided into power ultrasound and detection ultrasound in practical applications. It has good directionality, strong penetration ability, and is easy to obtain concentrated sound energy. It can propagate over long distances in high-density solids and liquids, and can be used for ranging, industrial testing, medical ultrasound, cleaning, welding, drilling, gravel, sterilization and disinfection, etc.

Scientists refer to the number of vibrations per second as the frequency of sound, which is measured in hertz (Hz). The frequency of sound waves that can be heard by our human ears is between 20Hz and 20000Hz. When the vibration frequency of sound waves is less than 20Hz or greater than 20000Hz, we cannot hear them. Therefore, we refer to sound waves with frequencies above 20000 hertz as' ultrasonic waves'. The ultrasonic frequency commonly used for medical diagnosis ranges from 1 MHz to 10 MHz.

Theoretical research shows that under the same amplitude conditions, the energy of an object's vibration is directly proportional to the vibration frequency. When ultrasonic waves propagate in a medium, the frequency of particle vibration in the medium is very high, resulting in a large amount of energy. In the dry winter of northern China, if ultrasonic waves are introduced into a water tank, the intense vibration will cause the water in the tank to break into many small droplets. Then, a small fan can be used to blow the droplets into the room, which can increase indoor air humidity, This is the principle of ultrasonic humidifiers. For diseases such as pharyngitis and tracheitis, it is difficult to use blood flow to reach the affected area with medication. Using the principle of a humidifier to atomize the medication and allow the patient to inhale can improve the therapeutic effect. The enormous energy of ultrasound can also cause stones in the human body to undergo intense forced vibrations and shatter, thereby alleviating pain and achieving the goal of healing. Ultrasound is widely used in medicine, such as color ultrasound, B-ultrasound, and lithotripsy (such as gallstones, kidney stones, eye bags, etc.), which can also damage bacterial structures and disinfect items.

Generation method:

Sound waves are the form of propagation of mechanical vibration states (or energy) of objects. The so-called vibration refers to the round-trip motion of particles of a substance near their equilibrium position. For example, after the drum surface is struck, it vibrates up and down, and this vibration state propagates in all directions through the air medium, which is called sound wave. Ultrasound refers to a sound wave with a vibration frequency greater than 20000 Hz, and its frequency per second is very high, exceeding the general upper limit of human hearing (20000 Hz). People refer to this kind of invisible sound wave as ultrasound. Ultrasound and audible sound are essentially the same, and their common feature is a mechanical vibration mode that typically propagates in an elastic medium as a longitudinal wave, which is a form of energy propagation. The difference is that ultrasound has a high frequency, short wavelength, and good beam and directionality when  propagating along a straight line within a certain distance. Currently, the frequency range used for abdominal ultrasound imaging is between 2-5 MHz, Commonly used is 3~3.5 megahertz (1 vibration per second is 1Hz, 1 megahertz=10 ^ 6Hz, that is, 1 million vibrations per second, and the frequency of audible waves is between 16-20000 Hz).

Les lois de propagation des ultrasons dans les milieux, telles que la réflexion, la réfraction, la diffraction et la diffusion, ne sont pas fondamentalement différentes de celles des ondes sonores audibles. Mais la longueur d'onde des ultrasons est très courte, quelques centimètres seulement, voire quelques millièmes de millimètre. Par rapport aux ondes sonores audibles, les ultrasons présentent de nombreuses caractéristiques étranges : caractéristiques de propagation - la longueur d'onde des ultrasons est très courte et la taille des obstacles typiques est plusieurs fois supérieure à celle des ondes ultrasonores. Par conséquent, la capacité de diffraction des ultrasons est médiocre et ils peuvent se propager dans une direction rectiligne dans un milieu uniforme. Plus la longueur d'onde des ultrasons est courte, plus cette caractéristique est importante.Caractéristiques de puissance - Lorsque le son se propage dans l'air, il pousse les particules dans l'air à vibrer d'avant en arrière, effectuant un travail sur les particules. La puissance acoustique est une grandeur physique qui représente la vitesse à laquelle les ondes sonores fonctionnent. A intensité égale, plus la fréquence d'une onde sonore est élevée, plus sa puissance est grande.

En raison de la fréquence élevée des ultrasons, leur puissance est très élevée par rapport aux ondes sonores ordinaires. Cavitation - Lorsque les ondes ultrasonores se propagent dans un liquide, de petites cavités sont créées à l'intérieur du liquide en raison de la vibration intense des particules liquides. Ces petites cavités se dilatent et se ferment rapidement, provoquant de violentes collisions entre les particules liquides, entraînant des pressions de milliers à des dizaines de milliers d'atmosphères. L'interaction intense entre les particules peut provoquer une augmentation soudaine de la température du liquide, fournissant un bon effet d'agitation, émulsifiant ainsi deux liquides non miscibles (tels que l'eau et l'huile), accélérant la dissolution des solutés et accélérant les réactions chimiques.Les divers effets causés par l'action des ultrasons dans les liquides sont appelés l'effet de cavitation des ultrasons.

Fréquence supérieure à 2 × Une onde sonore de 10 kHz. La branche de l'acoustique qui étudie la génération, la propagation, la réception et divers effets ultrasonores et applications des ultrasons est appelée ultrasons. Les dispositifs qui génèrent des ondes ultrasonores comprennent les générateurs d'ultrasons mécaniques (tels que les sifflets à gaz, les sirènes et les sifflets à liquide), les générateurs d'ultrasons électriques fabriqués en utilisant les principes d'induction et d'action électromagnétiques, et les transducteurs électro-acoustiques fabriqués en utilisant l'effet électrostrictif des cristaux piézoélectriques et l'effet magnétostrictif des matériaux ferromagnétiques.