Ультразвуковые волны и их генерирование

Актуальность работы. Характерной особенностью работы импульсных ускорителей электронов является значительный уровень сопутствующих электромагнитных полей приводящих к возникновению электрических сигналов помехи в регистрационно-измерительном тракте исследовательской аппаратуры. Наличие довольно широкого класса ускорительной техники, отличающейся как способами, так и схемами генерации ускоряющего напряжения, а также параметрами генерируемых импульсных пучков электронов, обуславливает конкретность подхода к определению специфических источников электрических помех при регистрации акустических волн, возбуждаемых пучками электронов. Несмотря на значительное разнообразие источников помех, проведенный анализ условий их формирования позволил выделить два основных направления: помехи, возникающие при работе источников питания ускорителей и при работе управляющих электрических и электронных устройств (коммутационные помехи вследствие искрения контактов электромагнитных реле и т. п.); помехи, обусловленные воздействием электромагнитных полей инициируемых собственно пучком электронов. Цель работы – исследовать ультразвуковые волны и их генерирование. Задачи: - рассмотреть аспекты волн ультразвука; - описать генерирование ультразвука. Объект исследования – ультразвуковые волны. Предмет исследования – генерирование ультразвуковых волн. Методы исследования – анализ, обобщение полученной информации. Структура работы состоит из введения, двух глав, заключения, списка литературы. 

В результате проделанной работы решены следующие задачи: рассмотрены аспекты волн ультразвука; описано генерирование ультразвука. Ультразвук - механические колебания, находящиеся выше области частот, слышимых человеческим ухом (обычно 20 кГц). Ультразвуковые колебания перемещаются в форме волны, подобно распространению света. Однако в отличие от световых волн, которые могут распространяться в вакууме, ультразвук требует упругую среду такую как газ, жидкость или твердое тело. Для получения ультразвуков обычно используют механические, пьезоэлектрические или магнитострикционные излучатели. Простейший механический излучатель — всем известный свисток. В нем звук возбуждается за счет того, что струя воздуха разбивается о внутренний край полости свистка. Периодически возникающие при этом вихри и возбуждают колебания столбика воздуха, находящегося в полости свистка. Размеры полости определяют частоту собственных колебаний столбика воздуха, а следовательно, и частоту излучаемого звука. Чем меньше размеры полости, тем выше звук. Уменьшая размеры полости, можно добиться того, что свисток начнет издавать звуки очень большой частоты, т. е. ультразвуки. На ином принципе работают сирены, применяемые для получения звуков большой интенсивности и ультразвуков в воздухе. Двигатель приводит во вращение диск (ротор) с прорезями по краям в виде зубцов. В неподвижном диске (статоре) также имеются отверстия, несколько меньшие по диаметру, чем зубец ротора. Струя сжатого воздуха, подводимого к сирене, периодически прерывается вращающимся диском. В результате этого в выходных отверстиях неподвижного диска происходят периодические изменения давления воздуха, порождающие мощный ультразвук.

1. Агранат Б.А. Основы физики и техники ультразвука. – М., 1987. – 632 с. 2. Баулан И. За барьером слышимости. – М., 1971. – 412 с. 3. Бергман, Л. Ультразвук и его применение в науке и технике. - М.: Изд-во иностранная литература, 1967.- 726 с. 4. Викторов И.А. Физические основы применения ультразвуковых волн Рэлея и Лэмба в технике. – М. – 2016. – 451 с. 5. Красильников В. А., Звуковые и ультразвуковые волны в воздухе, воде и твердых телах. – М., 2010. – 451 с. 6. Клюкин, И. И. Удивительный мир звука. – Л.: Судостроение, 1978.- 168с. 7. Мякишев, Г.Я. Физика. Колебания и волны. 11 класс: учебник для углубленного изучения физики / Г.Я. Мякишев, А.З. Синяков. - М.: Дрофа, 2010. - 288с. 8. Майер В.В. Простые опыты с ультразвуком. – М.: Наука. – 1987. – 451 с. 9. Методы неразрушающих испытаний /под ред. Р. Шарпа (пер. с англ.). – М. – 1972. – 412 с. 10. Михайлов И.Г., Соловьев В.А., Сырников Ю.П. Основы молекулярной акустики. – М. – 1964. – 412 с. 11. Николаев Г.А., Лощилов В.И. Ультразвуковая технология в хирургии. – М.: Медицина, 1980. – 521 с. 12. Ультразвуковая технология / под ред. Б.А. Аграната. – М. – 1974. – 521 с. 13. Физика и техника мощного ультразвука /под ред. Л. Д. Розенберга. М. – т. 1- 3. – 2017. – 521 с. 14. Физическая акустика /под ред. У. Мэзона (пер. с англ.). – М. – т. 1-7. – 2016. – 632 с. 15. Эльпинер И.Е. Биофизика ультразвука. – М. – 2013. – 412 с.