Обработка сильными электрическими полями (электронно-ионная технология), страница 15

1. Механические эффекты. К ним относят ультразвуковую коагуляцию (сближение и последующее слипание взвешенных в газе или жидкости мелких частиц), дегазацию (уменьшение содержания газа в жидкости), диспергирование (тонкое измельчение твердых или жидких веществ в какой-либо среде) и другие явления.

2. Тепловой эффект — нагревание среды из-за поглощения энергии ультразвуковых волн.

3. Химические эффекты — изменение скорости протекания или возникновение определенных химических реакций под действием УЗ.

4. Биологические эффекты — явления, возникающие в биологических тканях при прохождении через них УЗ-вых волн. Ультразвуковые колебания частиц среды создают своего рода микромассаж тканей и там, где ультразвук поглощается, ткани нагреваются. Кроме того, в тканях происходят физико-химические превращения. При малых интенсивностях УЗ перечисленные явления способствуют жизнедеятельности биологического объекта за счет улучшения обмена веществ. При больших интенсивностях УЗ биологические ткани разрушаются под действием сильного нагревания и кавитации.

Генерирование ультразвука

На рисунке 17.1 показана наиболее распространенная схема генерирования УЗ. Рассмотрим отдельные элементы этой схемы.

Генераторы ультразвуковой частоты (ультразвуковые генераторы) — это устройства, предназначенные для преобразования электрической энергии переменного тока промышленной частоты в электрическую энергию переменного тока высокой частоты, равной частоте УЗ. Ультразвуковые генераторы (УЗГ) в зависимости от типа преобразовательного устройства делятся на машинные, ламповые и полупроводниковые (транзисторные и тиристорные). УЗГ в основном выполняют на полупроводниковых приборах, причём чаще всего на транзисторах (табл. 17.1).

Принципиальные электрические схемы УЗГ сходны со схемами высокочастотных установок для диэлектрического нагрева [17].

Рис. 17.1. Блок-схема генерирования ультразвука:  

1— генератор ультразвуковой частоты; 2 — электроакустический преобразователь; 3 — акустический трансформатор.                          

Таблица 17.1.

Основные технические данные некоторых УЗГ

Электроакустические преобразователи — это устройства, преобразующие электрическую энергию переменного тока в энергию колебаний твердого тела (стержня, пластинки и т.п.). Из электроакустических преобразователей наиболее распространены магнитострикционные и пьезоэлектрические.    

Магнитострикционные преобразователи. Если стержень из ферромагнитного материала поместить в направленное вдоль него магнитное поле, то длина стержня изменится, причем в зависимости от материала стержень может как укоротиться, так и удлиниться. Это явление называется прямым магнитострикционным эффектом. Существует и обратный магни-тострикционный эффект: изменение намагниченности   ферромагнетика при его деформации. Прямой магнитострикционный эффект используется в излучателях УЗ, а обратный—в приемниках УЗ.

Рис.17.2.Схема двухстержневого магнитострикционного преобразователя:   1—сердечник (пакет из пластин магнитострикционного материала); 2—обмотка; стрелка показывает направление деформации сердечника.