آشنایی با امواج التراسونیک + روش کار دستگاه التراسونیک

التراسونیک 

امواج التراسونیک چیست و چه کاربردی دارد؟

صداهای موجود فرکانس و امواج مختلفی دارند که گوش انسان قادر به شنیدن رنج ۲۰ هرتز تا ۲۰ هزار هرتز می باشد، به صداهای فرکانس بالا که گوش انسان قادر به شنیدن آنها نمی باشد التراسونیک یا مافوق صوت گفته می شود که در این مقاله با آنها و نحوه کارکرد، مزایا و کاربرد گسترده این امواج در بسیاری از صنایع آشنا می شویم.

درباره امواج صوتی

لرزش یک شی باعث ایجاد امواج صوتی می شود، این امواج مولکول های هوا در اطراف جسم را می لرزاند و در نهایت رسیدن این مولکول ها به پرده گوش باعث فرایندی جهت تفسیر آن به عنوان صدا می شود. 

فرکانس امواج صوتی با واحدی به نام هرتز اندازه گیری می شود.

نحوه کارکرد امواج صوتی

امواج فراصوت یاultrasonic چیست؟

امواجی که با فرکانس بیشتر از ۲۰ هزار هرتز ایجاد شوند فراصوت هستند. این موج ها به قدری سریع هستند که گوش انسان قادر به تشخیص و شناسایی آنها نیست بنابرین توسط انسان ها شنیده نمی شوند.

اگرچه حیواناتی مانند دلفین ها یا خفاش ها می توانند صداهای با انواع فرکانس های بالا و پایین را تولید، شناسایی و درک کنند و به راحتی از امواج فراصوت برای شناسایی موانع محیط استفاده کنند. اما کاربرد این امواج پس از کشف توسط انسان ها تکامل بسیاری یافته است.

دانشمندان پس از رازهای امواج صوتی توانستند ابزارهای برای تولید امواج فراصوت بسازند که در بخش های بسیاری از زندگی ما، از تمیز کردن وسایل مختلف تا کاربردهای کشاورزی و پزشکی مورد استفاده قرار بگیرند. یکی از پرکاربرد ترین مثال ها که بسیاری از ما با آن مواجه شدیم و شبیه سازی از راه و روش دلفین ها در شناسایی محیط می باشد، سونوگرافی است که در آن با استفاده از فناوری التراسونیک جنین موجود در شکم مادر را بررسی می کنند. 

کاربرد های فناوری التراسونیک

همانطور که متوجه شدید از این تکنولوژی در بخش های مختلفی استفاده می شود و کاربرد وسیعی دارد. به طور کلی می توان موارد استفاده از امواج التراسونیک را به دو دسته تقسیم کرد که عبارتند از:

• استفاده از امواج فراصوت برای تاثیرگذاری یا ایجاد تغییرات

امواج التراسونیک در علوم مختلفی از جمله شیمی، کشاورزی و بسیاری از صنایع دیگر کاربرد دارند و از آنها برای موارد بسیاری استفاده می شود.

• استفاده از امواج التراسونیک برای شناسایی محیط

علاوه بر ایجاد تغییرات می توان از این امواج برای دیدن و شناسایی مسیر استفاده کرد که کاربردهای آن در علوم پزشکی، زمین شناسی و مواردی دیگر که نیاز به دیدن مناطقی در عمق وجود دارد می باشد و به عنوان یک روش ایمن شناخته می شود.

دستگاه تولید امواج التراسونیک برای شناسایی محیط

به صورت جزئی تر از این امواج برای مواردی همچون تمیز کاری، ایجاد تغییرات دلخواه در محصول و بررسی استفاده می شود و دستگاه های مختلفی برای تولید این امواج وجود دارد. برخی از کاربردهای جزئی تر امواج التراسونیک عبارتند از:

- کاربردهای امواج فراصوت در پزشکی

پزشکان توانسته اند به خوبی از امواج التراسونیک در بخش های مختلف استفاده کرده و به درمان یا بهبود بسیاری از موارد بپردازند. همچنین سونوگرافی برای بررسی داخل بدن به عنوان یک روش ایمن نسبت به اشعه ایکس و.. شناخته می شود.

امواج فراصوت کاربردهای فراوانی در پزشکی دارند

استفاده از امواج فراصوت در فیزیوتراپی با اهدافی همچون کاهش درد، رفع گرفتگی عضلات و کاهش التهاب صورت می گیرد.

در برخی موارد نیز ممکن است برای از بین مردن تومورهای از امواج فراصوت استفاده شود؛ چرا که این موج ها در مایعات رفتاری متفاوت دارند و مقداری انرژی گرمایی نیز آزاد می کنند که به همین دلیل می توان از آنها برای سوزاندن یا از بین بردن بافت استفاده کرد.

خاصیت تولید گرما در بخش نظافت نیز به کمک بخش پزشکی آمده است به طوری که با استفاده از حمام های التراسونیک می توان بسیاری از تجهیزات پزشکی، پروتزهای دندانی و... را پاکسازی کرد. البته این روش باعث ضدعفونی شدن محصولات نمی شود.

- سونار و حسگرها

دیگر قابلیت مهم امواج فراصوت شناسایی محیط های عمقی است که چشم انسان قادر به دیدن آنها نمی باشد. از امواج فراصوت می توان در شناسایی و تشخیص اشیاء متنوعی در محیط های مختلف استفاده کرد. مثال هایی که برای کاربرد التراسونیک در این بخش وجود دارد سیستم سونار کشتی ها و زیردریایی ها می باشد که با ارسال امواج فراصوت و بررسی بازتاب آن موانع و اجسام را تشخیص می دهند.

دستگاه التراسونیک برای بررسی بافت زمین

بخش دیگر علم زمین شناسی است که با استفاده از آن می توان بافت خاک منطقه را به درستی بررسی کرد یا باستان شناسان می توانند برای پیدا کردن شهرها یا مناطق مدفون شده و... از این روش استفاده کنند.

- استفاده از امواج التراسونیک در صنایع تولیدی

یکی از مهم ترین خاصیت های این امواج قابلیت افزایش همگن سازی است که با ایجاد ویبره قدرتمندی صورت می گیرد. همگن سازی روشی است که امروزه صنایع بسیاری به آن وابسته هستند؛ برای مثال صنایع تولید غذا برای خمیرها یا مایعاتی که باید کاملا همگن شوند از این روش استفاده می کنند.

مزارع کشاورزی، صنایع پتروشیمی، آزمایشگاه ها و بسیاری از مراکز دیگر هستند که به نحوی از این امواج استفاده می کنند.

- پاکسازی و نظافت با امواج فراصوت

از جمله مهم ترین کاربردهای امواج فراصوت تمیزکاری با استفاده از حمام های التراسونیک می باشد که با روشی جالب انجام می شود. این روش در عرض چند ثانیه سطح های کثیف شده را مانند روز اول تمیز می کند. ورود دستگاه التراسونیک درون یک مایع باعث تولید حباب های کوچک بسیاری می شود که پس از برخورد با سطح جسم آن را تمیز می کنند.

این روش در بسیاری از بخش های زندگی مورد استفاده قرار می گیرد. برای مثال تمیز کردن جواهرات، ساعت، تجهیزات پزشکی، تمیز کردن محصولات الکترونیکی و بسیاری از بخش های دیگر کاربرد دارند. 

مدت زمان کمتر و بهینه بودن این روش، قابلیت دسترسی به تمامی نقاط، انتخاب فرکانس مناسب و استفاده اصولی با امنیت بالا، غیر سمی بودن از جمله فواید این روش می باشند که باعث شده است تنوع دستگاه های موجود برای نظافت با التراسونیک از مصارف خانگی تا استخرهای ماین بیت کوین و... گسترده باشد.

حمام التراسونیک چیست؟

دستگاه شستشوی فراصوت، تکنولوژی ای می باشد که با استفاده از این امواج تمامی آلودگی های چسبیده به سطح را از بین می برد حتی اگر بر روی بخش های غیر قابل دسترسی در سطحی جسم (مانند شیارها) قرار گرفته باشند.

حمام التراسونیک برای پاکسازی اشیاء مختلف

تاریخچه تولید این دستگاه ها به زمان جنگ جهانی اول بازمیگردد اما زمان شکوفایی آنها پس از دهه ۱۹۶۰ میلادی است که این فناوری کارآمد تر شده بود. بدین ترتیب افراد می توانستند از این دستگاه ها برای تمیزکاری هرچیزی که فکرش را بکنید استفاده کنند.

روش کار دستگاه التراسونیک

این حمام ها در حقیقت استخری پر از آب یا مواد شوینده هستند که از کف یا دیواره آنها اموج فراصوت آزاد شده و نوسان سریع آن در مخزن حباب های کوچک میکروسکوپی تولید می کند. این حباب ها تا اندازه خاصی بزرگ شده و با یک انفجار میکروسکوپی نیز از بین میروند که برای از بین بردن و کنده شدن ذرات کوچک آلودگی مناسب است.

این دستگاه ها در انواع مختلفی از جمله صنعتی، آزمایشگاهی،‌ دستگاه های قابل حمل و کوچک و... تولید می شوند که شامل بخش های مختلفی از جمله بدنه، مخزن، ژنراتور التراسونیک، مبدل های پیزوسرامیک، تایمر و کنترل کننده دما، زهکش و سبد می باشند.

گردآوری : بخش علمی