Do you have any knowledge of ultrasound related technology?

Basic Introduction:

Ultrasound is a sound wave with a frequency higher than 20000 Hz, which is further divided into power ultrasound and detection ultrasound in practical applications. It has good directionality, strong penetration ability, and is easy to obtain concentrated sound energy. It can propagate over long distances in high-density solids and liquids, and can be used for ranging, industrial testing, medical ultrasound, cleaning, welding, drilling, gravel, sterilization and disinfection, etc.

Scientists refer to the number of vibrations per second as the frequency of sound, which is measured in hertz (Hz). The frequency of sound waves that can be heard by our human ears is between 20Hz and 20000Hz. When the vibration frequency of sound waves is less than 20Hz or greater than 20000Hz, we cannot hear them. Therefore, we refer to sound waves with frequencies above 20000 hertz as' ultrasonic waves'. The ultrasonic frequency commonly used for medical diagnosis ranges from 1 MHz to 10 MHz.

Theoretical research shows that under the same amplitude conditions, the energy of an object's vibration is directly proportional to the vibration frequency. When ultrasonic waves propagate in a medium, the frequency of particle vibration in the medium is very high, resulting in a large amount of energy. In the dry winter of northern China, if ultrasonic waves are introduced into a water tank, the intense vibration will cause the water in the tank to break into many small droplets. Then, a small fan can be used to blow the droplets into the room, which can increase indoor air humidity, This is the principle of ultrasonic humidifiers. For diseases such as pharyngitis and tracheitis, it is difficult to use blood flow to reach the affected area with medication. Using the principle of a humidifier to atomize the medication and allow the patient to inhale can improve the therapeutic effect. The enormous energy of ultrasound can also cause stones in the human body to undergo intense forced vibrations and shatter, thereby alleviating pain and achieving the goal of healing. Ultrasound is widely used in medicine, such as color ultrasound, B-ultrasound, and lithotripsy (such as gallstones, kidney stones, eye bags, etc.), which can also damage bacterial structures and disinfect items.

Generation method:

Sound waves are the form of propagation of mechanical vibration states (or energy) of objects. The so-called vibration refers to the round-trip motion of particles of a substance near their equilibrium position. For example, after the drum surface is struck, it vibrates up and down, and this vibration state propagates in all directions through the air medium, which is called sound wave. Ultrasound refers to a sound wave with a vibration frequency greater than 20000 Hz, and its frequency per second is very high, exceeding the general upper limit of human hearing (20000 Hz). People refer to this kind of invisible sound wave as ultrasound. Ultrasound and audible sound are essentially the same, and their common feature is a mechanical vibration mode that typically propagates in an elastic medium as a longitudinal wave, which is a form of energy propagation. The difference is that ultrasound has a high frequency, short wavelength, and good beam and directionality when  propagating along a straight line within a certain distance. Currently, the frequency range used for abdominal ultrasound imaging is between 2-5 MHz, Commonly used is 3~3.5 megahertz (1 vibration per second is 1Hz, 1 megahertz=10 ^ 6Hz, that is, 1 million vibrations per second, and the frequency of audible waves is between 16-20000 Hz).

Las leyes de propagación del ultrasonido en los medios, como la reflexión, la refracción, la difracción y la dispersión, no son fundamentalmente diferentes de las de las ondas sonoras audibles. Pero la longitud de onda del ultrasonido es muy corta, solo unos pocos centímetros, o incluso unas pocas milésimas de milímetro. En comparación con las ondas de sonido audibles, el ultrasonido tiene muchas características extrañas: características de propagación: la longitud de onda del ultrasonido es muy corta y el tamaño de los obstáculos típicos es muchas veces mayor que el de las ondas de ultrasonido. Por lo tanto, la capacidad de difracción del ultrasonido es pobre y puede propagarse en una dirección recta en un medio uniforme. Cuanto más corta es la longitud de onda del ultrasonido, más significativa es esta característica.Características de potencia: cuando el sonido se propaga en el aire, hace que las partículas en el aire vibren de un lado a otro, haciendo trabajo sobre las partículas. La potencia del sonido es una cantidad física que representa la velocidad a la que funcionan las ondas sonoras. A la misma intensidad, cuanto mayor sea la frecuencia de una onda sonora, mayor será su potencia.

Debido a la alta frecuencia de los ultrasonidos, su potencia es muy alta en comparación con las ondas sonoras ordinarias. Cavitación: cuando las ondas ultrasónicas se propagan en un líquido, se crean pequeñas cavidades dentro del líquido debido a la intensa vibración de las partículas líquidas. Estas pequeñas cavidades se expanden y cierran rápidamente, provocando colisiones violentas entre partículas líquidas, lo que genera presiones de miles a decenas de miles de atmósferas. La intensa interacción entre las partículas puede provocar un aumento repentino de la temperatura del líquido, proporcionando un buen efecto de agitación, emulsionando así dos líquidos inmiscibles (como el agua y el aceite), acelerando la disolución de los solutos y acelerando las reacciones químicas.Los diversos efectos causados ​​por la acción de los ultrasonidos en los líquidos se denominan efecto de cavitación de los ultrasonidos.

Frecuencia superior a 2 × Una onda de sonido de 10 kHz. La rama de la acústica que estudia la generación, propagación, recepción y varios efectos ultrasónicos y aplicaciones del ultrasonido se llama ultrasonidos. Los dispositivos que generan ondas ultrasónicas incluyen generadores ultrasónicos mecánicos (como silbatos de gas, sirenas y silbatos líquidos), generadores ultrasónicos eléctricos fabricados utilizando los principios de inducción y acción electromagnética, y transductores electroacústicos fabricados utilizando el efecto electroestrictivo de cristales piezoeléctricos y el efecto magnetoestrictivo de los materiales ferromagnéticos.