Ich zastosowanie w nauce i technice
Poniższa lista jest próbą przedstawienia w formie haseł wszystkich
znanych przypadków zastosowania ultradźwięków w nauce I technice. Będę
się starał zawrzeć w tej liście możliwie wszystkie znane
zastosowania. Zgodnie z moją wiedzą niewiele jest podobnych list,
szczególnie takich, których celem jest możliwie kompletne ujęcie
wszystkich zastosowań. Będę wdzięczny każdemu który zechce mi pomóc
w tworzeniu tej listy i wskaże przypadki, o których zapomniałem. Będę
też wdzięczny za wszelkie inne sugestie. Wszystkie listy proszę
kierować na: W.Bicz@optel.pl.
1. Ultradźwięki w medycynie:
a) Dla wizualizacji i pomiaru:
i. Ultrasonografia - urządzenia i
techniki mające na celu wizualizację i badanie struktur ciała
ludzkiego. Dzisiejsze urządzenia wykorzystują na ogół ideę
syntetycznej apertury w czasie nadawania i odbioru.
ii. Urządzenia dopplerowskie, pozwalające na pomiar przepływu
krwi i jego wizualizację. Wiele ultrasonografów połączonych jest
z dopplerami.
iii. Mikroskopia ultradźwiękowa do badań tkanek, komórek i
drobnych struktur;
iv. Urządzenia specjalne do pomiaru niektórych części ciała, na
przykład oka.
v. Holografia ultradźwiękowa;
vi. Badanie tkanek przy pomocy ultradźwięków;
vii. Tomografia
ultradźwiękowa;
viii. Termografia akustyczna.
b) Zastosowania ultradźwięków
mocy:
i. Litotrypsja;
ii. Terapia
ultradźwiękowa;
iii. Leczenie ran;
iv. Regeneracja tkanek (np. wzrostu zębów);
v. Lokalna stymulacja mózgu;
vi. Ultradźwiękowe noże chirurgiczne;
vii. Liposukcja (usuwanie i niszczenie tłuszczu).
viii. Myjki ultradźwiękowe do czyszczenia instrumentów i pojemników.
2. Ultradźwięki w kosmetyce
a) Sonoforeza (przyśpieszenie
transportu substancji przez skórę przy pomocy ultradźwięków)
b) Rozpylanie cieczy;
c) Masaż
ultradźwiękowy;
d) Usuwanie kamienia nazębnego.
3. Inne zastosowania w biologii.
a) Dezynfekcja przy pomocy ultradźwięków;
b) Wpływanie na procesy biologiczne;
c) Słuchanie ultradźwiękowych emisji zwierząt;
d) Wpływanie na zachowanie zwierząt przy pomocy ultradźwięków.
e) Ultradźwiękowe metody wizualizacji wewnętrznej struktury produktów
rolnych.
4. Ultradźwiękowe badania
nieniszczące:
a) Defektoskopia ultradźwiękowa
i. Metoda impulsu - echa
ii. Techniki rezonansowe;
iii. Technika TOFD;
iv. Apertura syntetyczna.
v. Emisja akustyczna
vi. Thermografia pobudzenia ultradźwiękowego;
vii. Holografia
ultradźwiękowa.
viii. Tomografia
ultradźwiękowa.
b) Pomiar grubości:
i. Pomiar
grubości warstw na papierze i foliach;
ii. Badanie uszkodzeń spowodowanych korozją.
c) Pomiar geometrii obiektów.
d) Badanie
jakości spoin (zgrzewów punkowych, połączeń klejonych,
delaminacji w materiałach kompozytowych)
e) Badania
jakości materiałów (własności mechaniczne, jednorodność);
f) Pomiar naprężeń.
g) Pomiar
grubości zahartowanej warstwy i różnic własności mechanicznych w
objętości materiału.
h) Detekcja nieszczelności.
5. Ultradźwięki w
zastosowaniach pomiarowych
a) Pomiar
prędkości dźwięku, jego tłumienia i zależności tych wartości
od własności materiału, takich jak:
i. Koncentracja rozpuszczonych
substancji;
ii. Własności mechaniczne ciał stałych;
iii. Struktura kompozytów (porowatość, wielkość ziaren).
iv. Kontrola (wykrywanie) przejść fazowych.
b) Pomiar temperatury poprzez pomiar
prędkości dźwięku;
c) Analiza wielkości (i ich dystrybucji) ziaren, cząstek i bąbelków
poprzez pomiar propagacji i rozproszenia fal ultradźwiękowych;
d) Pomiar lepkości;
e) Mierzenie przepływu;
f) Pomiar poziomu i odległości.
g) Monitorowanie elementów konstrukcyjnych.
h) Mikroskopia
ultradźwiękowa.
i) Metody akusto - elastyczne..
j) Holografia akustyczna do pomiaru geometrii powierzchni;
k) Ultradźwiękowy
pomiar wibracji.
6. Zastosowanie ultradźwięków
w chemii i inżynierii procesów
a) Ultradźwięki mocy:
i. Sonochemia - wpływanie na
reakcje chemiczne;
ii. Mieszanie i homogenizacja;
iii. Rozbijanie dużych cząstek (np. alkanów);
iv. Rozpylanie ultradźwiękowe;
v. Ultradźwiękowe wspomaganie procesów krystalizacji;
vi. Odgazowanie cieczy;
vii. Wywoływanie kawitacji;
viii. Emulsyfikacja;
ix. Przyśpieszanie dyfuzji;
x. Mycie ultradźwiękowe;
xi. Przyspieszanie reakcji enzymatycznych (np. sztuczne postarzanie
wina).
xii. Uzdatnianie wody;
xiii. Przyśpieszanie sedymentacji;
xiv. Ultradźwiękowo wspomagane suszenie;
xv. Ultradźwiękowe
przyśpieszanie chłodzenia;
b) Zastosowania pomiarowe:
i. Kontrola przebiegu reakcji
chemicznych;
7. Oceanografia i techniki
podwodne:
a) Sonary;
b) Komunikacja
ultradźwiękowa;
8. Meteorologia, zjawiska
atmosferyczne
a) Pomiar prędkości i kierunku
wiatru;
b) Mierzenie temperatury powietrza.
c) Koagulacja mgły (w pobliżu lotnisk i lotniskowców);
d) Sedymentacja aerozoli.
9. Przemysł maszynowy i narzędziowy:
a) Obróbka materiałów:
i. Wiercenie, frezowanie i drążenie
ultradźwiękowe;
ii. Cięcie ultradźwiękami;
iii. Spawanie i lutowanie przy pomocy ultradźwięków;
iv. Wspomagana ultradźwiękowo obróbka skrawaniem (np. toczenie i wiercenie)
v. Prasowanie przy pomocy ultradźwięków (np. przy produkcji
tabletek)
b) Sterowanie:
i. Wyłączniki dystansowe;
ii. Pomiar odległości;
c) Kontrola procesów:
i. Lewitacja ultradźwiękowa;
ii. Pulweryzacja (np. metali);
iii. Mycie ultradźwiękowe;
iv. Czyszczenie sit.;
v. Pompy ultradźwiękowe.
10. Termoakustyka:
a) Chłodziarki ultradźwiękowe;
b) Produkcja energii i ciepła przy pomocy ultradźwięków;
c) Termoakustyczne nadajniki i odbiorniki dźwięków.
11. Ultradźwięki w elektronice
i komputerach:
a) Filtry akustyczne;
b) Procesory akustyczne;
c) Ultradźwiękowe linie opóźniające;
d) Krótkotrwałe pamięci ultradźwiękowe (historyczne
zastosowanie);
e) Komunikacja przy pomocy ultradźwięków;
f) Transformatory piezoelektryczne;
g) Mikroskopia ultradźwiękowa do kontroli układów scalonych;
h) Digitizery ultradźwiękowe (skanery 2D i 3D).
12. Ultradźwięki w
mechatronice:
a) Silniki i aktuatory ultradźwiękowe;
b) Pozycjonowanie przy pomocy ultradźwięków;
13. Akusto - optyczne urządzenia:
a) Modulacja wiązki laserowej;
b) Odchylanie wiązek laserowych;
c) Spektroskopia fotoakustyczna.
14. Biometria i techniki
zabezpieczeń:
a) Rozpoznawanie
palców przy pomocy ultradźwięków;
b) Czujki ultradźwiękowe do central alarmowych;
c) Wykrywanie uszkodzenia szyb.
15. Specjalne metody i
eksperymenty naukowe:
a) Sonoluminescencja;
b) Sonoluminescencja pojedynczego bąbelka:
c) Fontanny ultradźwiękowe;
d) Badania fononów.
16. Ultradźwięki w technice
samochodowej:
a) Czujniki ułatwiające parkowanie;
b) Alarmy;
c) Czujniki do badania obecności pasażera;
d) Pomiar jakości oleju;
e) Pomiar poziomu paliwa i innych cieczy;
f) Pomiar szybkości;
g) Emisja akustyczna do detekcji nieprawidłowości działania silnika
i innych mechanizmów.
17. Zastosowania ultradźwięków
w budownictwie:
a) Badanie betonu;
b) Ulepszanie betonu;
c) Pomiar odległości;
d) Usuwanie kafelek;
18. Ultradźwięki w
gospodarstwie domowym:
a) Myjki ultradźwiękowe;
b) Nawilżacze ultradźwiękowe;
c) Pralki ultradźwiękowe.
19. Inne zastosowania ultradźwięków:
a) Głośniki ultradźwiękowe;
b) Zabezpieczenia akustyczne;
c) Kodowanie fotoakustyczne;
d) Weryfikacja dokumentów;
e) Akustyczny zapis informacji;
f) Kody czytane przy pomocy ultradźwięków.
20. Zastosowania militarne:
a) Ultradźwięki dużej mocy w
powietrzu jako broń;
b) Lokalizacja statków i łodzi podwodnych;
Ostatnia aktualizacja: 22.09.2007
