超音波は音波の一部であり、人間の耳は音波を聞くことができない、周波数は20KHZより高く、それは物質と振動によって生成された共通の音波であり、媒質中でのみ伝達される; 同時に、それはまた自然に広く存在し、多くの動物が超音波を送受信することができ、最も多くのバットが優れており、弱い飛行の超音波エコーを利用し、暗所で食物を捕獲する。 しかし、超音波はまた、より高い周波数およびより短い波長のような特殊な特性を有するので、より短い波長の光波に類似している。
特徴
超音波は弾性機械振動波であり、可聴音に比べていくつかの特性を有する。 伝達媒体の質点における振動の加速度は非常に大きい。 キャビテーションは、超音波強度がある値に達すると液体媒体中で起こる。
ビーム特性
音源からの音波は、ビームと呼ばれる方向（他の方向に弱い）に進行する。 超短波のため、超音波は、穴を通過する際にある方向に動く放射の集中ビームを示し、これは波長よりも大きい。 強い方向の超音波のために、情報を収集することができる。 また、障害物の直径が超音波伝搬方向の波長よりも大きい場合には、障害物の後ろに「音の影」が発生する。 これらは穴や障害物を通る光のようなものなので、超音波は光波と同様のビーム特性を持っています。
超音波のビーム品質は、一般に、発散角の大きさ（慣例的には）
これは、半透過性寛骨臼として示されている。 平面円形ピストン型音源を例にとると、そのサイズは
超音波の基本原理
超音波の基本原理（写真4枚）
音源の適切な直径（D）と音波の波長は以下の通りです。 したがって、音のボディが指向性良好な超音波を発するようにするためには、可能な限り直接的な攣縮、Dエミッタ（音源）が大きくなければならない、または発射するには周波数fも高くなければならない。 可聴音の波長よりも短い超音波の波長として、可聴音波のビーム特性よりも優れているので、超音波の周波数が高いほど、波長が短いほど、ある方向に対して伝播特性が重要である。
吸収特性
超音波が様々な媒体を伝播すると、伝播距離が増加すると、超音波の強度は徐々に弱まり、徐々にエネルギーが消費されます。 このようなエネルギーは媒体によって吸収され、吸音と呼ばれます。 1845ストーク GG）Found：液体粒子の相対運動および内部摩擦（すなわち、粘性効果）に起因する液体を通る音波が吸音につながる場合、吸音における媒体または粘性液体の内部摩擦によって引き起こされる式。 また、音波が液体媒体を通過するとき、圧縮ゾーンの温度は平均温度よりも高くなる。 逆に、温度は、音波の圧縮部分と疎部分との間の熱伝達が熱交換に及ぼす疎領域の平均温度よりも低いため、1868年のキルヒホフ（Kirchhoff）の音響エネルギーの減少。）が導かれる。
吸収係数aは音波周波数の2乗に比例し、周波数が10倍増加すると吸収係数は100倍増加することが分かる。 すなわち、周波数が高いほど、吸収が大きくなり、音波伝播距離が小さくなる。 ガス中で、アインシュタインは1920年に関連する気体の反応速度を決定するために音声周波数分散によって提案されたので、気体中の分子が熱を吸収する分子間の衝突によって得られるため、分子の熱緩和機構が液体に及ぶリラクゼーション。 そのため、低周波の音波は空気中で長距離移動することができ、高周波の音波は空気中で急速に減衰します。
ソリッドでは、吸音率はソリッドの実際の構造に大きく依存します。
以上のことから、吸音率の違いの原因のいくつかを見出したが、主な理由は、中粘度、熱伝導、媒体の実際の構造、緩和効果などによる微視的な力学の媒体などである。は、音の周波数によって媒体の吸音過程で変化する。 超音波は高周波の音波であり、同じ媒質中を伝播するとき、周波数が増加すると、媒質によって吸収されるエネルギーが増加する。 例えば、周波数は
空気中のHz超音波によって吸収されるエネルギーの比は、
Hzの音波は100倍大きくなります。 異なる媒体による超音波伝達の同じ周波数に対して。 例えば、気体、液体および固体中を伝搬するとき、その吸収は、それぞれ最も強く、より弱く、最小である。 したがって、超音波は空気中の最短距離を移動します。
超音波が均一な媒質中を伝播すると、音波の減衰である媒質の吸収による距離の増加に伴って音響強度が弱くなる。
超音波の初期強度がJ0であり、距離xm後に強度が
Jx Joe - 2 ax = ""
ここで、aは吸収係数（減衰係数）です。
様々な媒体における音波の吸収係数は、上記から得ることができる。
このことから、超音波強度が指数関数的に減少することがわかる。 たとえば、106Hzの周波数を持つ超音波の強度は、音源を離れて0.5mだけ空気中を通過した後、半減する。 それは水の中を旅しています。それは5億マイルになる前に、それは半分強くなるでしょう。
水中を移動する距離は、空気中を移動する距離の1000倍であることが分かる。 周波数が高いほど減衰が速くなります。 1011Hzの周波数を持つ超音波が空気中を伝送されると、音源を離れる瞬間にトレースなしで消える。 粘性のある液体では、超音波はより速く吸収されます。 例えば、200℃では、300kHzの超音波周波数の強度が半分に減少する。 わずか0.4mの空気で十分です
水の中では、それは440mを通過します。 変圧器油では、約100メートル広がります。 パラフィンワックスでは約3m広がります。 したがって、大きなサイズの材料（ゴム、ベークライト、アスファルト）は、超音波のための良好な絶縁体である。
大きなエネルギー
超音波は可聴音よりもはるかに多くのエネルギーを伝達します。 音波が特定の物質に到達するとき、音波の影響により物質内の分子も振動に追随するので、振動周波数と音響周波数は同じであるため、分子振動周波数が分子振動の速度を決定する周波数が高いほど速度は速くなります。 このように物質分子は振動とエネルギーによって分子の質量に関係し、分子は振動速度の2乗に比例し、振動速度は分子振動周波数に関係しているので、音波、すなわち物質は、分子のエネルギーをより高くする。 超音波は音波よりもはるかに頻繁であるため、材料分子により多くのエネルギーを与えます。 これは、超音波自体が
物質を十分なエネルギーで供給すること。
正常な人間の耳は低周波と低エネルギーの音波を聞くことができます。 例えば、大きな声は約50uW / cm2です。 しかし、超音波は音波よりもはるかにエネルギーがあります。 例えば、周波数は
Hzの超音波振動は振幅と周波数と同じエネルギーを持つ
Hz波は、音波のエネルギーが周波数の2乗に比例するため、100万倍のエネルギーを振動させます。 主に超音波の大きな機械的エネルギーであることがわかります
物質の質点は大きな加速をもたらす。
通常の動作では、ラウドスピーカーの音の強さの通常のラウドネスは
W / cm 2である。 銃が大声で撃った
W / cm 2である。 適度なラウドネスの音は、重力加速度（980cm / s2）のわずか数パーセントしか受けないので、水に影響しません。 しかし、超音波が水に適用されると、水点の加速は力の数十万倍から数百万倍になる可能性があります。
ウォーターポイントは急激な動きを起こします。 超音波抽出において重要な役割を果たす。
キャビテーション現象
キャビテーションは、液体中の一般的な物理現象です。 局所的な負圧ゾーンの液体形態の一部のための渦電流および超音波のような物理的作用による液体中では、液体または固体界面の破壊を引き起こし、小さな空洞または気泡を形成する。 非定常状態の液体中のキャビテーションまたは気泡は、急速に閉鎖し、急速に閉鎖するとき、開発のプロセスが生まれ、衝撃波を作り、地方に圧力がたくさんあります。 このようなキャビテーションは、気泡または気泡が液体中に形成され、その後急速に閉塞するときに生じる。
キャビテーションの基本的なプロセスと簡単にキャビテーションと沸騰の違いについては、次のように簡単に：一定の圧力で加熱または一定の温度で静的または動的な方法で減圧下で液体は、穴）が現れ、開発が始まり、その後閉じられた。 この状態が温度上昇によって引き起こされる場合、それは「沸騰」と呼ばれます。 温度が基本的に一定であり、局所的な圧力が低下する場合、それは「キャビテーション」と呼ばれる。
オーバーヘッドキャビテーションの基本的なプロセスから、キャビテーションは以下の特徴を有することが分かる。キャビテーションは液体中に発生する現象であり、通常の環境では起こらない現象である。 キャビテーションは液体の減圧の結果であるため、キャビテーションは減圧の程度を制御することによって制御することができます。 キャビテーションは、キャビテーションの発生と閉鎖を伴う動的現象である。
超音波キャビテーションは、特殊な物理的現象の一種によって引き起こされる、液体中の強力な超音波伝播であり、また、発生した中空液体キャビティの生産は、育った、圧縮、閉鎖、特殊な物理的プロセスの高速反復運動をバウンス。 音場の音場、音の強さ、液体の表面張力、粘性、および周囲の環境温度や圧力の影響などにより、閉じたときに気泡が崩壊して局所的な高圧が発生します。応答の作用の下での音場は中程度であり、強いこともあり得る。 したがって、音響キャビテーションは定常状態と一時的キャビテーションに分かれています。
定常キャビテーションは、ガスおよび蒸気を含むキャビテーション気泡の動的挙動を指す。 このキャビテーションプロセスは、通常、音の強度が1W / cm 2未満のときに生成されます。 キャビテーションの泡は、長時間振動し、いくつかの音波に対して持続します。 音場の振動気泡は、大気圧の圧縮よりも気泡の表面積の拡大に起因して、気泡内部の気体に膨張を広げ、気泡の外側に広がり、圧縮時に気泡を生じさせる振動の過程が増加する。 振動振幅が十分に大きければ、気泡は安定状態から一時的キャビテーションに変化し、ついで崩壊する。
過渡キャビテーションとは、一般的に、音の強さが1W / cm2より大きくなると発生するキャビテーションの泡を指し、振動は1音期内にのみ完了します。 音の強さが十分に高く、音圧が半減すると、液体は大きな張力を受ける。 バブルコアは急速に膨張し、元のサイズの数倍に達することがあります。 次に、音圧が半週間になると、気泡は圧縮され、多数の小さな気泡に破裂して新しいキャビテーション核を形成する。 気泡が急速に収縮すると、気泡内の気体または蒸気が圧縮され、キャビテーション気泡が崩壊する非常に短い時間内に、気泡は太陽表面の温度と同様に約5000Kの高温を生成する。 深い海底の圧力に相当する約500気圧の局所圧力。 温度変化率は109K / sと高い。 強い衝撃波と400km / hのジェット、ルミネセンス現象を伴い、小さなバーストも聞こえる。 キャビテーションによってもたらされるエネルギーは、高圧、高温および高勾配の局所的な流れを生じさせ、医薬材料の難しい成分を抽出する新しい方法を提供することが分かる。
超音波キャビテーションの研究は、超音波キャビテーション気泡運動の研究と基本的な効果の調査を引き起こし、頼りになる輝きによって引き起こされた、MonnescoとFrenzel sonoluminescence（SL）に見られる1930年代に始まった。 彼らは、複数の気泡のキャビテーションを研究するために液体中で超音波キャビテーショングループバブル測定を使用しました。 1960年に中国科学アカデミーのcheng-hao wang、de-jun zhangは学者の指導のもとに崇拝すべきであり、パワータイプは単一キャビテーションバブルの完全な移動過程の方法を研究するために用いられ、実験は証明されたキャビテーション放射と気泡閉鎖時間の電磁放射、彼らはまたキャビテーションを研究した
乳化および機械的効果。 1980年代に米国のGaitanとCrumは音響浮上技術を使用して、キャビテーションの超音波場同期循環過程を測定し、測定したコンテナ定在波場腹部の場所に「投獄された」単一のバブルとなる。 これらの結果は、産業、農業、医学および他の分野における超音波の適用に関する理論的基礎を提供し、超音波キャビテーションの測定のための条件も提供する。
キャビテーション強度の測定
現在の報告によると、超音波キャビテーションの強度は絶対的な測定方法ではありませんが、実際の効果における超音波の適用はいくつかの点でキャビテーションの強度と直接関係がありますので、キャビテーションを測定する方法を探します強度は実際の適用において重要な意義を有する。 キャビテーションとキャビテーション気泡の強度は、サイズからの圧力、単位体積におけるキャビテーションバブルの数、また様々なタイプのキャビテーションバブルに関連する場合にのみ閉鎖されるのではなく、したがって相対強度を測定することができる。 現在、超音波洗浄の観点から主に研究されており、超音波洗浄の効果を直接測定する方法であり、その方法は以下の通りである。
腐食方法：特定の距離、腐食、相対的なキャビテーションを測定するためのサンプルの重量に応じて、特定の期間に、キャビテーション腐食、音場のアルミニウム、錫または鉛箔の約20 umの厚さになりますこの方法は疑似腐食法と呼ばれています。 この方法は、液体表面から異なる深さまでの相対的なキャビテーション強度を測定することができる。 測定の方法は、平均値を見つけるために、金属サンプルの表面仕上げが一貫しているかを尋ねること、いくつかの測定を行うことです。
化学的方法：ヨウ化ナトリウムを四塩化炭素に入れる場合、相対的なキャビテーション強度は、音響キャビテーション下で放出されるヨウ素の量によって測定される。 この方法は化学的方法と呼ばれる。 この方法は、分光光度計または放射性トレーサー法を用いてヨウ素放出量を定量する方法である。 超音波強度5〜30W / cm2では、1分間の処理後の音波強度の増加に伴って放出されるヨウ素の量が増加するため、放出量の大きさでキャビテーション強度を測定した。
清掃方法：サンプルとして放射性汚染アーチファクトできれいにする、超音波洗浄後に使用する、汚れの量を定量的に測定する、超音波洗浄または相対的なキャビテーション強度の影響を測定するために、この方法は汚れを除去するために呼ばれる。 実際の用途では、ここでは説明していないキャビテーションノイズの測定方法もあります。
超音波キャビテーションの悪影響と応用
音響キャビテーションによって引き起こされる気泡の非線形振動およびそれらが破裂するときの爆破圧力のために、多くの物理的および化学的効果がキャビテーションによって生成され得る。 これらの影響には悪影響がありますが、エンジニアリング技術にも応用できます。 例えば、船舶が使用する高速回転プロペラブレードの表面は、しばしばキャビテーション圧力によって撃たれ、いくつかの痕跡に「腐食」する。 キャビテーションが深刻な場合、多数の気泡の存在がプロペラの推力に影響します。 民間産業では、キャビテーションの「腐食」によってパイプやデバイスが損傷する可能性があります。 しかしながら、キャビテーション衝撃波の使用または閉じた気泡の局部的な高温は、この産業において有益であり得る。 例えば、超音波洗浄とは、音波による異常なチャネルの複雑な構造、および超音波キャビテーションによって洗剤中に置かれた機械部品およびマイクロコンピュータ部品の洗浄をいう。 超音波脱スケールおよびスケール除去もボイラーで行うことができます。 医薬品製造の乳化プロセスはまた、キャビテーションによって達成することもできる。 油および水のような混合溶液のエマルションは、工業的に調製することができる。 超音波溶接（金属表面の酸化物層を破壊し、金属溶接を容易にする）。 超音波キャビテーションは、いくつかの化学反応プロセスを促進するために使用される。 植物の細かい壁を破壊し、化学成分の溶剤への溶解を促進し、化学組成の割合を改善する。 [2]
超音波洗浄の原理は、発電機によって生成された高周波振動電気信号である。 トランスデューサによって高周波の機械振動が高周波に変換されて洗浄液に伝達され、効率よく洗浄される。 その作用メカニズムは、キャビテーション効果を使用して10回以上の販売を行い、洗浄効果を向上させることです。 洗浄液中に液体を入れて超音波を印加すると、洗浄液中の超音波は緻密な相と輻射伝達を有する高周波の一種であり、液体を高速で往復振動させる。 補充する周囲の液体による振動の負圧領域では、無数の小さな真空泡の形成と正圧領域で、小さな気泡が急激に閉鎖され、液体の衝突による閉鎖過程の圧力下で強力な衝撃数千気圧の瞬間的な高圧の波が形成され、ワークピースの洗浄に影響を与えます。 連続した瞬間的な高圧の下で、ワークピース上に吸着されたグリース状の不純物および不純物がワークピースから急速に分離されます。 清掃の目的を達成するために。 超音波の2つの主なパラメータ：周波数：F> 20KHz; 電力密度：p =送信電力（W）/送信領域（cm2）。 通常0.3μW/ cm2; 対象物表面の汚れを超音波で掃除する液体では、その原理を用いて、液体音波圧力における超音波振動伝播が大気圧に達するキャビテーション現象を説明することができ、出力密度は0.35w / cm2、その後、超音波は真空または負圧、圧力のピークを達成することができますが、実際には、負の圧力がないので、液体の分子の原子核が空の棚にリッピングする圧力をたくさん生成します。 空洞は真空に非常に近く、超音波圧力が逆転すると超音波圧力が最大に達すると破裂する。 多数の小さなキャビテーション気泡の破裂によって引き起こされる衝撃波の現象は、キャビテーションと呼ばれている。 音が少なすぎるとキャビテーションが発生しません。 超音波洗浄機は、3つの主要な部分で構成されています：（1）洗浄流体の負荷ステンレス鋼シリンダー（2）（3）超音波トランスデューサ超音波洗浄機超清浄度、機械の低ノイズと長寿命の利点装置。 また、ブラインドホール、マイクロホール、ディープホールなど、より複雑な幾何学的形状にすることができます。 上記のユニークなパフォーマンスの結果、ますます多くの人々が認識して受け入れています。 第二に、電源回路をオンにした後、超音波洗浄機が水を満たしたときの機器の特性は、50Hzの交流（交流）を超音波周波数の交流に変換して発振させ、振動の形成はインダクタンスと容量トランスデューサの共振回路を通過し、発振信号が一定のフィードバックに進み、進みます。 トランジスタは増幅して直列共振回路に送ります。 この共振周波数は、機械がトランスデューサに最良の効果を与えるために工場を出る前にトランスデューサの固有共振周波数で正確に調整されます。 トランスデューサは、スタッドとステンレススチールの洗浄槽の底に強い接着剤結合を介して、トランスデューサの超音波機械的なエネルギーは、タンクの液体に通過するチャネルの底部を通過し、洗浄する人工物の液体に適用されるように超音波洗浄の機能を実現する。 ハイパワートランジスタはスイッチの飽和時に働くので、出力波形は正方形です。 矩形波が共振回路に入り、インダクタンスとキャパシタンスによってフィルタリングされると、正弦波になります。 したがって、変換器に作用する電流波形は正弦波となる。 超音波洗浄機の超音波発電機には2種類あり、いずれか1つは自励振回路、もう1つは別励振回路である。 自励式回路は簡単で実用的で経済的です。 他の励起回路は、周波数トラッキング、電流制限、加熱、および他の種類の保護を備えた、高出力を有する。 この2つの回路は、異なるレベルの企業やより多くの顧客に適しています。 1.ジェネレータをクリーニングスロットのケーブルに接続します。 2.選択した洗浄液をタンクに注入します。 3.発電機を220Vプラスまたはマイナス10％50Hz AC電源に接続します。 4.発電機の電源スイッチをオンにすると、電源インジケータランプが点灯します（この時点で、タンク内の液体が振動してキャビテーションを開始します）。 1.耐用年数を延ばすには、装置を換気乾燥した場所に設置し、発電機背面のファン穴を定期的に清掃することを推奨します。 ジェネレータには、空気の流れを妨げないようにするため、すべての側面に通気口があります。 2.（1）洗浄タンクは、起動する液体に入れる必要があります。100mmに沿ったタンク洗浄トラフのために、最も低い水位> 100mm（ボトム）の共振動タイプおよび水平方向のトランスデューサ空気の状態でマシンを破損する可能性があります。 （2）洗浄シリンダーの本体温度が常温である場合は、トランスデューサーを緩めたり、機械の通常の使用に影響を与えないように、高温の液体をシリンダーに直接注入しないでください。 （3）洗浄液が汚染のために交換する必要があるとき、極低温液体ではなく、シリンダー内の高温に直接、それはまたトランスデューサにつながる可能性があるため、同時にヒータスイッチを閉じるべきであるヒーターは液体なしでスロットによって損傷した。 （4）トランスデューサを定期的に点検し、不必要な損失を避けるために湿気や衝撃を避けてください。 3.使用後、主電源を切る必要があります。 4.電源を切った直後にマシンを再起動しないでください。クリアランス時間は1分以上にしてください。
