Ultragarsas

Ultragarsas

20 000 Hz ir didesnio dažnumo virpesiai sukelia tamprios aplinkos bangas, kurios vadinamos ultragarso bangomis. Savo fizikine prigimtimi jos nesiskiria nuo paprastų garso bangų , bet mūsų klausa ultragarso nepajunta. Kaip ultragarso šaltiniai dažnai naudojami kvarciniai ultragarso generatoriai, kurių konstrukcijos ir veikimo pagrindas yra pjezoelektrinis  reiškinys; šį reiškinį pastebėjo broliai Kiuri 1880m.

Pjezoelektrinio reiškinio esmė tokia. Jei tam tikru būdu išpjausime ploną kvarco kristalo plokštelę ir ją deformuosime tempdami arba suspausdami, tai jos paviršiuje atsiras elektros krūviai. Tempiamos į storį plokštelės vienoje pusėje bus teigiamas krūvis, o priešingoje – neigiamas ( pav.a). Plokštelę spaudžiant, krūvių ženklai išsidėsto atvirkščiai ( pav. b ). Šis reiškinys vadinamas tiesioginiu pjezoelektriniu efektu.

Be tiesioginio pjezoelektrinio efekto, pastebimas atvirkštinis efektas- kvarco plokštelės matmenys keičiasi, veikian kintamam elektriniam laukui. Jeigu kvarco plokštelę įtaisysime tarp metalinių elektrodų ( pavyzdžiui plokštelę iš abiejų pusių padengsime aliuminio folija) ir prijungsime prie jų elektros bateriją, tai plokštelės storis kiek pasikeis ( pavyzdžiui ji kiek susitrauks). Pakeitus prijungtos įtampos ženklą, susitraukusi plokštelė pradeda plėstis. Šis reiškinys dar vadinamas elektrostrikacija.

O jei prie kvarcinės plokštelės prijungtume kiintamąją įtampą, tai šioje plokštelėje atsiras tamprieji virpesiai, kurių dažnumas lygus kintamosios įtampos dažnumui. Plokštelė atliks priverstinius virpesius.

Kuo didesnis kintamosios įtampos dažnumas, tuo didesniu dažnumu virpa plokštelė. Taip galima gauti įvairių dažnumų ultragarsinius virpesius.

Plokštelės virpesių amplitudė labai padidėja, kai kintamosios įt

tampos dažnumas sutampa su savuoju plokštelės tampriųjų virpesių dažnumu, t.y. esant rezonansui.

Jeigu virpant kvarco plokštelė atsidurs kokioje nors aplinkoje, ore arba vandenyje, tai ta aplinka sklis ultragarso bangos.

Ultragarso bangos ore sklinda beveik tuo pačiu greičiu, kaip ir garso bangos, bet jas smarkiai sugeria anglies dioksidas. Ore esantis didelis anglies dioksido kiekis trukdo ultragarsiniams virpesiams sklisti dideliu atstumu. Vandenyje ir kietuose kūnuose ultragarsas sugeriamas mažiau, negu ore, ir gali juose sklisti gana toli.

Panaudojus įvairių dydžių ir įvairių formų kvarco plokšteles, galima gauti labai didelio intensyvumo ( galingumo ) ultragarso bangų pluoštus.

Be kvarcinių spinduliuotuvų, dar naudojami magnetostrikciniai. Pastebėta, kad magnetostrikciniame lauke geležies strypelis šiek tiek pailgėja ( išilgai laiko ), o nikelisnis – sutrumpėja. Šis reiškinys pavadintas magnetostrikcija. Jeigu tokį stribelį įstatysime į ritę, kuria teka elektros srovė, taai strypelio ilgis keisis srovės kitimo taktu, t.y. strypelis atliks priverstiniu svyravimus, sukeliančius aplinkoje ultragarso bangas.

Prietaisas ultragarsui priimti turi tuos pačius elementus, kaip ir generatorius. Jo veikimas pagrįstas tiesioginiu pjezoelektriniu efektu.

Leave a Comment