La différence entre la fréquence ultrasonore et la puissance

Introduction à la fréquence ultrasonore :

La fréquence des ultrasons est le nombre de fois qu'ils effectuent des changements périodiques par unité de temps, et est une quantité qui décrit la fréquence du mouvement périodique. Elle est communément représentée par le symbole f, avec l'unité étant une seconde et le symbole s-1. En commémoration de la contribution du physicien allemand Hertz, l'unité de fréquence est nommée Hertz, abrégée en "Hz", avec le symbole Hz. Chaque objet a une fréquence déterminée par ses propres propriétés qui est indépendante de l'amplitude, appelée fréquence naturelle. Le concept de fréquence n'est pas seulement appliqué en mécanique et en acoustique, mais est également couramment utilisé en électromagnétisme, en optique et en technologie radio.

Le temps nécessaire à une particule dans un milieu pour osciller d'avant en arrière une fois à sa position d'équilibre est appelé période, représentée par T en secondes (s) ; Le nombre de fois qu'une particule effectue une vibration en 1 seconde est appelé fréquence, représentée par f en cycles par seconde, également connu sous le nom de Hertz (Hz). La période et la fréquence sont inversement proportionnelles l'une à l'autre, représentées par l'équation suivante : f=1/T

La relation entre la longueur d'onde (λ) et la fréquence des ondes ultrasonores dans un milieu est : c=λ f

Dans la formule, c est la vitesse du son, m/s； λ est la longueur d'onde, m ; f est la fréquence, Hz.

De cela, on peut voir que pour un certain milieu, la vitesse de propagation des ultrasons est constante. Plus la fréquence des ultrasons est élevée, plus la longueur d'onde est courte ; inversement, plus la fréquence des ultrasons est basse, plus la longueur d'onde est longue.

Introduction à la puissance ultrasonore :

La puissance des ultrasons fait référence à la quantité de travail effectuée par un objet par unité de temps, qui est une quantité physique qui décrit la vitesse du travail effectué. La quantité de travail est constante, et plus le temps est court, plus la valeur de la puissance est grande. La formule pour calculer la puissance est : puissance=travail/temps. La puissance est une quantité physique qui caractérise la vitesse du travail effectué. Le travail effectué par unité de temps est appelé puissance, représentée par P.

Dans le processus de transmission ultrasonore, lorsque les ondes ultrasonores sont transmises à un milieu initialement stationnaire, les particules du milieu vibrent d'avant en arrière près de la position d'équilibre, provoquant une compression et une expansion dans le milieu. On peut considérer que les ultrasons permettent au milieu d'acquérir de l'énergie cinétique vibrationnelle et de l'énergie potentielle de déformation. L'énergie acoustique obtenue par le milieu en raison de la perturbation ultrasonore est la somme de l'énergie cinétique vibrationnelle et de l'énergie potentielle de déformation.

Lorsque les ultrasons se propagent dans un milieu, l'énergie se propage également. Si nous prenons un petit élément de volume (dV) dans le champ acoustique, laissons le volume d'origine du milieu être Vo, la pression être po, et la densité être ρ 0. L'élément de volume (dV) obtient de l'énergie cinétique △ Ek due à la vibration ultrasonore ; △ Ek=(ρ 0 Vo) u2/2

Δ Ek est l'énergie cinétique, J ; u est la vitesse des particules, m/s； ρ 0 est la densité du milieu, kg/m3； Vo est le volume d'origine, m3.

Une caractéristique importante des ultrasons est leur puissance, qui est beaucoup plus forte que celle des ondes sonores ordinaires. C'est l'une des raisons importantes pour lesquelles les ultrasons peuvent être largement utilisés dans de nombreux domaines.

Lorsque les ondes ultrasonores atteignent un certain milieu, les molécules du milieu vibrent en raison de l'action des ondes ultrasonores, et leur fréquence de vibration est la même que celle des ondes ultrasonores. La fréquence de la vibration des molécules du milieu détermine la vitesse de la vibration, et plus la fréquence est élevée, plus la vitesse est grande. L'énergie obtenue par une molécule du milieu en raison de la vibration n'est pas seulement liée à la masse de la molécule du milieu, mais est également proportionnelle au carré de la vitesse de vibration de la molécule du milieu. Ainsi, plus la fréquence des ultrasons est élevée, plus l'énergie obtenue par les molécules du milieu est élevée. La fréquence des ultrasons est beaucoup plus élevée que celle des ondes sonores ordinaires, de sorte que les ultrasons peuvent donner aux molécules du milieu beaucoup d'énergie, tandis que les ondes sonores ordinaires ont peu d'effet sur les molécules du milieu. En d'autres termes, les ultrasons ont beaucoup plus d'énergie que les ondes sonores et peuvent fournir suffisamment d'énergie aux molécules du milieu.

La différence de fréquence et de puissance des ultrasons :

La fréquence et la puissance des ultrasons sont deux paramètres clés pour mesurer leurs performances. Macroscopiquement, la puissance détermine l'intensité et la capacité de pénétration des ultrasons, tandis que la fréquence détermine la profondeur de pénétration et la résolution des ultrasons.

Plus la fréquence est élevée, plus la longueur d'onde est courte, et plus la pénétration est forte, mais plus la puissance est grande, plus l'énergie sonore peut être générée. Dans les applications, les ultrasons utilisés dans le domaine médical sont principalement de faible puissance et de haute fréquence, ce qui peut être utilisé pour l'examen et le traitement par ultrasons ; Les ondes ultrasonores utilisées dans le domaine industriel sont principalement de haute puissance et de haute fréquence, ce qui peut être utilisé pour le traitement, le nettoyage, la mesure, etc. La fréquence et la puissance des ultrasons sont deux indicateurs clés des performances des ultrasons. Le choix de paramètres ultrasonores appropriés peut mieux répondre aux exigences de l'application.