Seine Anwendung in der
Technik und Wissenschaft
Auf dieser Seite versuche ich die bekannten Anwendungen der
Ultraschalltechnik in der Wissenschaft und Technik in
Stichworten zusammenzustellen. Es gibt nur wenige (wenn überhaupt)
solche Listen, die mit dem Anspruch hergestellt wurden, möglichst
vollständig zu sein. Das werde ich hiermit versuchen. Für
Hinweise auf Anwendungen, die ich vergessen habe werde ich
dankbar sein - W.Bicz@optel.pl.
1. Anwendungen in der Medizin
a) Für Visualisierung
und Messzwecke:
i. Ultrasonographie -
Geräte und Verfahren, die das Ziel haben, die
Strukturen des Körpers zu visualisieren und zu
vermessen. Die Geräte basieren heute meistens auf der
Idee der synthetischen Apertur beim Senden und Empfangen.
ii. Dopplergeräte, die Blutdurchfluss messen und
visualisieren können. Es gibt auch eine Kombination von
Ultrasonographen und Dopplergeräten.
iii. Ultraschallmikroskope zur Untersuchung von Zellen
und feinen Strukturen.
iv. Spezielle Geräte für konkrete Messaufgaben, wie
z.B. Augenvermessung;
v. Ultraschallholographie;
vi. Gewebeuntersuchung
vii. Ultraschalltomographie;
viii. Akustische Thermographie.
b)
Leistungsschallanwendungen:
i. Nierensteinzertrümmerung;
ii. Therapie
mit Ultraschallwellen;
iii. Wundheilung;
iv. Erregung des Wachstums von Gewebe (z.B. Zähnen);
v. Lokalisierte Stimulierung des Gehirns;
vi. Chirurgische Ultraschallmesser.
vii. Fettabsaugung und Zerstörung.
vii. Ultraschallbäder für Reinigungszwecke.
2. Kosmetische
Anwendungen
a) Sonophorese:
Einschleusung von Wirkstoffen ins Gewebe mittels
Ultraschall.
b) Zerstäubung von Flüssigkeiten;
c) Ultraschallmassage;
d) Zahnsteinentfernung
3. Andere
biologischen Anwendungen.
a) Desinfektion mit
Ultraschall;
b) Beeinflussung von biologischen Vorgängen;
c) Abhören von Ultraschallemissionen der Tiere;
d) Beeinflussung des tierischen Verhaltens durch
Ultraschallemissionen.
e) Ultraschallverfahren für die Visualisierung der
internen Struktur von landwirtschaftlichen Erzeugnissen.
4. Zerstörungsfreie
Prüfung mit Ultraschall
a) Fehlersuche
i. Puls-Echo Methode
ii. Resonanztechnik;
iii. Sog. TOFD Technik (Schattenbeobachtung)
iv. Phase Array Technik (ähnlich der Technik, die in
der Ultrasonographie vorherrscht).
v. Akustische Emission
vi. Ultraschallangeregte Thermographie
vii. Ultraschallholographie.
viii. Ultraschalltomographie.
b) Messung von
Materialdicken:
i. Schichtdickenmessung
bei lackierten Oberflächen, beschichteten Folien, usw.
ii. Suche nach Korrosionsschäden;
c) Vermessung der
Geometrie der Gegenstände (zum Beispiel bei Rohrprüfung).
d) Untersuchung
der Qualität der Verbindungen (bei Punktschweißnähten,
Klebeverbindungen, Delaminationsfehler bei
Kompositmaterialien)
e) Untersuchung
der Qualität des Materials (mechanische Eigenschaften,
Homogenität)
f) Untersuchung von mechanischen Spannungen.
g) Messung
der Härtetiefe und Unterschiede der mechanischen
Eigenschaften innerhalb des Materials.
h) Lecksuche.
5. Messtechnische
Anwendungen
a) Messung
der Schallgeschwindigkeit, Schalldämpfung und der
Frequenzabhängigkeit von beiden Parametern, mit dem Ziel,
Materialeigenschaften zu bestimmen, wie zum Beispiel:
i. Konzentration von
Bestandteilen von Lösungen und Mischungen;
ii. Mechanische Eigenschaften von Festkörpern;
iii. Struktur von Kompositmaterialien.
iv. Phasenübergänge festzustellen.
b) Temperaturmessung mit
Hilfe der Schallgeschwindigkeitmessung;
c) Bestimmung der Korn-, Partikel und Blasengröße durch
Messung der Ultraschallstreuung und Dämpfung;
d) Viskositätsmessung;
e) Durchflussmessung;
f) Niveau- und Distanzmessung.
g) Monitoring von Konstruktionselementen.
h) Ultraschallmikroskopie.
i) Akustoelastische Verfahren.
j) Ultraschallholographie für Oberflächengeometriemessung;
k) Vibrationsmessung
mit Ultraschall
6. Anwendung in der
Chemie und Verfahrenstechnik
a) Leistungsschall:
i. Sonochemie -
Beeinflussung von chemischen Reaktionen;
ii. Homogenisieren und Mischen;
iii. Cracken von großen Partikeln (z.B. Alkanen);
iv. Partikelzerkleinerung;
v. Zerstäubung;
vi. Ultraschallkristallisation;
vii. Entgasen von Flüssigkeiten;
viii. Erzeugung von Kavitation;
ix. Emulgierung;
x. Diffusionsbeschleunigung;
xi. Ultraschallreinigung;
xii. Beschleunigung von enzymatischen Reaktionen (z.B. künstliche
Alterung von Wein).
xiii. Wasseraufbereitung;
xiv. Sedimentationsbeschleunigung;
xv. Ultraschallunterstütztes Trocknen;
xvi. Ultraschallunterstützte
Kühlverfahren;
b) Messverfahren:
i. Beobachtung
des Verlaufs von chemischen Reaktionen;
7. Meeresforschung
und Technik:
a) Sonargeräte;
b) Kommunikation
mit Ultraschall;
8. Meteorologie,
atmosphärische Phänomene:
a) Windgeschwindigkeits-
und Richtungsmessung;
b) Lufttemperaturmessung mit Ultraschall.
c) Nebelkoagulation (in der Nähe von Flughäfen und
Flugzeugträgern);
d) Sedimentation von Aerosolen.
9. Werkzeug- und
Maschinentechnik:
a) Bearbeitungsverfahren:
i. Ultraschallbohren,
Fräsen und Senkerodieren;
ii. Schneiden mit Ultraschall;
iii. Ultraschallschweißen und Löten;
iv. Ultraschallunterstützte spanabhebende Verfahren (z.B.:
Drehen und Bohren)
v. Pressen (Tablettieren)
b) Kontrolltechniken:
i. Abstandschalter;
ii. Abstandsmessung;
c) Verfahrenstechniken
i.
Ultraschalllevitation;
ii. Pulverisierung;
iii. Ultraschallreinigungsbäder;
iv. Siebreinigung;
v. Ultraschallpumpen.
10. Thermoakustik:
a) Akustische Kühlschränke;
b) Wärme- und Energieerzeugung mit Ultraschall.
c) Thermoakustische Schallerzeuger und Empfänger
11. Ultraschall in
der Elektronik und Computertechnik:
a) Akustische Filter;
b) Akustische Prozessoren;
c) Ultraschallverzögerungsleitungen;
d) Kurzzeitspeicher (historische Anwendung);
e) Kommunikation mit Ultraschall;
f) Piezotransformatoren;
g) Ultraschallmikroskopie für Chipuntersuchung;
h) Ultraschalldigitizer (2D und 3D Scanner)
12. Ultraschall in
der Mechatronik:
a) Ultraschallmotoren und
Aktuatoren;
b) Positionsbestimmung mit Ultraschallortung;
13. Akustooptische
Verfahren:
a) Laserstrahlmodulatoren;
b) Ablenkmodule für Laserstrahlen;
c) Photoakustische Spektroskopie;
14. Biometrik und
Sicherheitstechnik:
a) Fingererkennung
mit Ultraschallverfahren;
b) Ultraschallsensoren für Alarmanlagen;
c) Glasbruchsensoren.
15. Besondere
wissenschaftliche Verfahren und Experimente:
a) Sonolumineszenz;
b) Single-Bubble-Sonolumineszenz;
c) Ultraschallfontänen;
d) Phononenforschung;
16. Ultraschall in
der Automobiltechnik:
a) Parkhilfen;
b) Alarmanlagen
c) Fühler für die Messung der Sitzbesetzung;
d) Ölqualitätsmessung;
e) Niveaumessung von Benzin und anderen Flüssigkeiten;
f) Geschwindigkeitsmessung;
g) Akustische Emission für Überprüfung der
Maschinenzustände.
17. Ultraschall am
Bau
a) Betonprüfung;
b) Betonverbesserung;
c) Abstandsmessung;
d) Fliesenentfernung;
18. Ultraschall im
Haushalt:
a) Ultraschallreinigungsbäder;
b) Ultraschallbefeuchter;
c) Ultraschallwaschmaschinen
19. Andere
Anwendungen von Ultraschall:
a)
Ultraschalllautsprecher;
b) Akustische Sicherheitsmerkmale;
c) Fotoakustische Kodierung;
d) Echtheitsprüfung von Dokumenten;
e) Akustische Informationsspeicherung;
f) Akustisch lesbare Kodierung;
20. Anwendungen in
militärischem Bereich:
a) Luftultraschall mit
sehr hohen Energie als Waffe;
b) Ortung von Schiffen und Unterseebooten;
Letzte Aktualisierung:
22.09.2007
