Giới thiệu về Tần số Siêu âm:
Tần số của siêu âm là số lần nó hoàn thành các thay đổi tuần hoàn trong một đơn vị thời gian và là một đại lượng mô tả tần số của chuyển động tuần hoàn. Nó thường được biểu thị bằng ký hiệu f, với đơn vị là một giây và ký hiệu s-1. Để tưởng nhớ đóng góp của nhà vật lý người Đức Hertz, đơn vị tần số được đặt tên là Hertz, viết tắt là "Hz", với ký hiệu Hz. Mọi vật thể đều có tần số do các thuộc tính riêng của nó xác định, độc lập với biên độ, được gọi là tần số tự nhiên. Khái niệm tần số không chỉ được áp dụng trong cơ học và âm học mà còn được sử dụng phổ biến trong điện từ học, quang học và công nghệ vô tuyến.
Thời gian cần thiết để một hạt trong môi trường dao động qua lại một lần tại vị trí cân bằng của nó được gọi là chu kỳ, được biểu thị bằng T tính bằng giây (s); Số lần một hạt hoàn thành dao động trong vòng 1 giây được gọi là tần số, được biểu thị bằng f tính bằng chu kỳ trên giây, còn được gọi là Hertz (Hz). Chu kỳ và tần số tỷ lệ nghịch với nhau, được biểu thị bằng phương trình sau: f=1/T
Mối quan hệ giữa bước sóng (λ) và tần số của sóng siêu âm trong một môi trường là: c=λ f
Trong công thức, c là tốc độ âm thanh, m/s； λ là bước sóng, m; f là tần số, Hz.
Từ đây, có thể thấy rằng đối với một môi trường nhất định, tốc độ lan truyền của siêu âm là không đổi. Tần số siêu âm càng cao thì bước sóng càng ngắn; ngược lại, tần số siêu âm càng thấp thì bước sóng càng dài.
Giới thiệu về Công suất Siêu âm:
Công suất siêu âm đề cập đến lượng công việc mà một vật thể thực hiện trong một đơn vị thời gian, là một đại lượng vật lý mô tả tốc độ thực hiện công việc. Lượng công việc là không đổi và thời gian càng ngắn thì giá trị công suất càng lớn. Công thức tính công suất là: công suất=công việc/thời gian. Công suất là một đại lượng vật lý đặc trưng cho tốc độ thực hiện công việc. Công việc thực hiện trong một đơn vị thời gian được gọi là công suất, được biểu thị bằng P.
Trong quá trình truyền siêu âm, khi sóng siêu âm được truyền đến một môi trường đứng yên trước đó, các hạt môi trường dao động qua lại gần vị trí cân bằng, gây ra sự nén và giãn trong môi trường. Có thể coi rằng siêu âm cho phép môi trường thu được động năng dao động và thế năng biến dạng. Năng lượng âm thanh thu được bởi môi trường do nhiễu loạn siêu âm là tổng của động năng dao động và thế năng biến dạng.
Khi siêu âm lan truyền trong một môi trường, năng lượng cũng lan truyền. Nếu chúng ta lấy một phần tử thể tích nhỏ (dV) trong trường âm thanh, giả sử thể tích ban đầu của môi trường là Vo, áp suất là po và mật độ là ρ 0. Phần tử thể tích (dV) thu được động năng △ Ek do dao động siêu âm; △ Ek=(ρ 0 Vo) u2/2
Δ Ek là động năng, J; u là vận tốc hạt, m/s； ρ 0 là mật độ của môi trường, kg/m3； Vo là thể tích ban đầu, m3.
Một đặc điểm quan trọng của siêu âm là công suất của nó, mạnh hơn nhiều so với sóng âm thông thường. Đây là một trong những lý do quan trọng khiến siêu âm có thể được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực.
Khi sóng siêu âm đến một môi trường nhất định, các phân tử của môi trường dao động do tác động của sóng siêu âm và tần số dao động của chúng giống như tần số của sóng siêu âm. Tần số dao động của các phân tử môi trường xác định tốc độ dao động và tần số càng cao thì tốc độ càng lớn. Năng lượng thu được bởi một phân tử môi trường do dao động không chỉ liên quan đến khối lượng của phân tử môi trường mà còn tỷ lệ với bình phương của vận tốc dao động của phân tử môi trường. Vì vậy, tần số siêu âm càng cao thì năng lượng thu được bởi các phân tử môi trường càng cao. Tần số của siêu âm cao hơn nhiều so với sóng âm thông thường, vì vậy siêu âm có thể cung cấp cho các phân tử môi trường rất nhiều năng lượng, trong khi sóng âm thông thường có ít ảnh hưởng đến các phân tử môi trường. Nói cách khác, siêu âm có năng lượng lớn hơn nhiều so với sóng âm và có thể cung cấp đủ năng lượng cho các phân tử môi trường.
Sự khác biệt về tần số và công suất của siêu âm:
Tần số và công suất của siêu âm là hai thông số chính để đo lường hiệu suất của nó. Về mặt vĩ mô, công suất xác định cường độ và khả năng xuyên thấu của siêu âm, trong khi tần số xác định độ sâu xuyên thấu và độ phân giải của siêu âm.
Tần số càng cao, bước sóng càng ngắn và độ xuyên thấu càng mạnh, nhưng công suất càng lớn thì năng lượng âm thanh có thể được tạo ra càng mạnh. Trong các ứng dụng, siêu âm được sử dụng trong lĩnh vực y tế chủ yếu là công suất thấp và tần số cao, có thể được sử dụng để kiểm tra và điều trị bằng siêu âm; Sóng siêu âm được sử dụng trong lĩnh vực công nghiệp chủ yếu là công suất cao và tần số cao, có thể được sử dụng để gia công, làm sạch, đo lường, v.v. Tần số và công suất của siêu âm là hai chỉ số chính về hiệu suất siêu âm. Việc lựa chọn các thông số siêu âm phù hợp có thể đáp ứng tốt hơn các yêu cầu ứng dụng.
Giới thiệu về Tần số Siêu âm:
Tần số của siêu âm là số lần nó hoàn thành các thay đổi tuần hoàn trong một đơn vị thời gian và là một đại lượng mô tả tần số của chuyển động tuần hoàn. Nó thường được biểu thị bằng ký hiệu f, với đơn vị là một giây và ký hiệu s-1. Để tưởng nhớ đóng góp của nhà vật lý người Đức Hertz, đơn vị tần số được đặt tên là Hertz, viết tắt là "Hz", với ký hiệu Hz. Mọi vật thể đều có tần số do các thuộc tính riêng của nó xác định, độc lập với biên độ, được gọi là tần số tự nhiên. Khái niệm tần số không chỉ được áp dụng trong cơ học và âm học mà còn được sử dụng phổ biến trong điện từ học, quang học và công nghệ vô tuyến.
Thời gian cần thiết để một hạt trong môi trường dao động qua lại một lần tại vị trí cân bằng của nó được gọi là chu kỳ, được biểu thị bằng T tính bằng giây (s); Số lần một hạt hoàn thành dao động trong vòng 1 giây được gọi là tần số, được biểu thị bằng f tính bằng chu kỳ trên giây, còn được gọi là Hertz (Hz). Chu kỳ và tần số tỷ lệ nghịch với nhau, được biểu thị bằng phương trình sau: f=1/T
Mối quan hệ giữa bước sóng (λ) và tần số của sóng siêu âm trong một môi trường là: c=λ f
Trong công thức, c là tốc độ âm thanh, m/s； λ là bước sóng, m; f là tần số, Hz.
Từ đây, có thể thấy rằng đối với một môi trường nhất định, tốc độ lan truyền của siêu âm là không đổi. Tần số siêu âm càng cao thì bước sóng càng ngắn; ngược lại, tần số siêu âm càng thấp thì bước sóng càng dài.
Giới thiệu về Công suất Siêu âm:
Công suất siêu âm đề cập đến lượng công việc mà một vật thể thực hiện trong một đơn vị thời gian, là một đại lượng vật lý mô tả tốc độ thực hiện công việc. Lượng công việc là không đổi và thời gian càng ngắn thì giá trị công suất càng lớn. Công thức tính công suất là: công suất=công việc/thời gian. Công suất là một đại lượng vật lý đặc trưng cho tốc độ thực hiện công việc. Công việc thực hiện trong một đơn vị thời gian được gọi là công suất, được biểu thị bằng P.
Trong quá trình truyền siêu âm, khi sóng siêu âm được truyền đến một môi trường đứng yên trước đó, các hạt môi trường dao động qua lại gần vị trí cân bằng, gây ra sự nén và giãn trong môi trường. Có thể coi rằng siêu âm cho phép môi trường thu được động năng dao động và thế năng biến dạng. Năng lượng âm thanh thu được bởi môi trường do nhiễu loạn siêu âm là tổng của động năng dao động và thế năng biến dạng.
Khi siêu âm lan truyền trong một môi trường, năng lượng cũng lan truyền. Nếu chúng ta lấy một phần tử thể tích nhỏ (dV) trong trường âm thanh, giả sử thể tích ban đầu của môi trường là Vo, áp suất là po và mật độ là ρ 0. Phần tử thể tích (dV) thu được động năng △ Ek do dao động siêu âm; △ Ek=(ρ 0 Vo) u2/2
Δ Ek là động năng, J; u là vận tốc hạt, m/s； ρ 0 là mật độ của môi trường, kg/m3； Vo là thể tích ban đầu, m3.
Một đặc điểm quan trọng của siêu âm là công suất của nó, mạnh hơn nhiều so với sóng âm thông thường. Đây là một trong những lý do quan trọng khiến siêu âm có thể được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực.
Khi sóng siêu âm đến một môi trường nhất định, các phân tử của môi trường dao động do tác động của sóng siêu âm và tần số dao động của chúng giống như tần số của sóng siêu âm. Tần số dao động của các phân tử môi trường xác định tốc độ dao động và tần số càng cao thì tốc độ càng lớn. Năng lượng thu được bởi một phân tử môi trường do dao động không chỉ liên quan đến khối lượng của phân tử môi trường mà còn tỷ lệ với bình phương của vận tốc dao động của phân tử môi trường. Vì vậy, tần số siêu âm càng cao thì năng lượng thu được bởi các phân tử môi trường càng cao. Tần số của siêu âm cao hơn nhiều so với sóng âm thông thường, vì vậy siêu âm có thể cung cấp cho các phân tử môi trường rất nhiều năng lượng, trong khi sóng âm thông thường có ít ảnh hưởng đến các phân tử môi trường. Nói cách khác, siêu âm có năng lượng lớn hơn nhiều so với sóng âm và có thể cung cấp đủ năng lượng cho các phân tử môi trường.
Sự khác biệt về tần số và công suất của siêu âm:
Tần số và công suất của siêu âm là hai thông số chính để đo lường hiệu suất của nó. Về mặt vĩ mô, công suất xác định cường độ và khả năng xuyên thấu của siêu âm, trong khi tần số xác định độ sâu xuyên thấu và độ phân giải của siêu âm.
Tần số càng cao, bước sóng càng ngắn và độ xuyên thấu càng mạnh, nhưng công suất càng lớn thì năng lượng âm thanh có thể được tạo ra càng mạnh. Trong các ứng dụng, siêu âm được sử dụng trong lĩnh vực y tế chủ yếu là công suất thấp và tần số cao, có thể được sử dụng để kiểm tra và điều trị bằng siêu âm; Sóng siêu âm được sử dụng trong lĩnh vực công nghiệp chủ yếu là công suất cao và tần số cao, có thể được sử dụng để gia công, làm sạch, đo lường, v.v. Tần số và công suất của siêu âm là hai chỉ số chính về hiệu suất siêu âm. Việc lựa chọn các thông số siêu âm phù hợp có thể đáp ứng tốt hơn các yêu cầu ứng dụng.
