Ultrasonik frekansa giriş:
Ultrason frekansı, periyodik bir değişimin birim zaman başına tamamlandığı zaman sayısıdır ve periyodik hareketin frekansını tanımlayan bir niceliktir. Genellikle bir saniye birimi olan f sembolü ve s-1 sembolü ile gösterilir. Alman fizikçi Hertz'in katkısını anmak için, insanlar frekans birimine Hertz adını verdiler ve Hz sembolü ile "Hertz" olarak kısaltıldılar. Her nesnenin, kendi özellikleri tarafından belirlenen genlikten bağımsız bir frekansı vardır ve buna doğal frekans denir. Frekans kavramı yalnızca mekanik ve akustikte uygulanmakla kalmaz, aynı zamanda elektromanyetik, optik ve radyo teknolojisinde de yaygın olarak kullanılır.
Ortamdaki bir parçacığın denge pozisyonunda bir kez ileri geri salınım yapması için gereken zamana periyot denir, T olarak ifade edilir ve saniye (s) olarak ölçülür; bir parçacığın titreşimini 1 saniye içinde tamamlama sayısına frekans denir, saniyedeki döngü sayısı olarak f ile gösterilir, ayrıca Hertz (Hz) olarak da bilinir. Periyot ve frekansın birbirleriyle karşılıklı bir ilişkisi vardır ve aşağıdaki şekilde ifade edilir: f=1/T
Ortamdaki ultrason dalga boyu (λ) Frekans arasındaki ilişki şudur: c= λ F
Formülde c ses hızı m/s; λ dalga boyu m; F frekans Hz'dir.
Belirli bir ortam için, içindeki ultrasonun yayılma hızının sabit olduğu görülebilir. Ultrasonun frekansı ne kadar yüksekse, dalga boyu o kadar kısadır; tersine, ultrasonun frekansı ne kadar düşükse, dalga boyu o kadar uzundur.
Ultrasonik güce giriş:
Ultrasonun gücü, bir nesnenin zaman birimi başına yaptığı iş miktarını ifade eder, yani güç, yapılan işin hızını tanımlayan fiziksel bir niceliktir. İş miktarı sabittir ve zaman ne kadar kısaysa güç değeri o kadar büyük olur. Gücü hesaplama formülü şudur: güç=iş/zaman. Güç, yapılan işin hızını tanımlayan fiziksel bir niceliktir. Birim zaman başına yapılan işe güç denir ve P ile ifade edilir.
Ultrason iletimi sürecinde, ultrason daha önce durağan bir ortama iletildiğinde, ortamın parçacıklarının denge pozisyonuna yakın bir yerde ileri geri titreşmesine neden olur ve bu da ortamda sıkışma ve genleşmeye yol açar. Ultrasonun ortamın titreşimsel kinetik enerji ve deformasyon potansiyel enerjisi elde etmesini sağladığı söylenebilir. Ortamın ultrasonik bozulma nedeniyle elde ettiği ses enerjisi, titreşim kinetik enerjisi ve deformasyon potansiyel enerjisinin toplamıdır.
Ultrason bir ortamda yayılırken enerji de yayılır. Ses alanında küçük bir hacim elemanı (dV) alırsak, ortamın orijinal hacmi Vo, basınç po ve yoğunluk ρ olsun {{0}} Ultrasonik titreşim nedeniyle hacim elemanı (dV) tarafından elde edilen kinetik enerji Δ Ek; △ Ek=( ρ 0 Vo) u2/2
△ Ek kinetik enerjidir, J; U parçacık hızıdır, m/s; ρ 0 ortam yoğunluğudur, kg/m3; Vo orijinal hacimdir, m3.
Ultrasonun önemli bir özelliği, sıradan ses dalgalarından çok daha güçlü olan gücüdür. Bu, ultrasonun birçok alanda yaygın olarak kullanılabilmesinin önemli nedenlerinden biridir.
Ultrasonik dalgalar belirli bir ortama ulaştığında, ultrasonik dalgaların etkisiyle ortamın molekülleri titreşir ve titreşim frekansları ultrasonik dalgaların frekansıyla aynıdır. Ortamın moleküler titreşiminin frekansı titreşim hızını belirler ve frekans ne kadar yüksekse hız da o kadar büyük olur. Ortam moleküllerinin titreşim nedeniyle elde ettiği enerji yalnızca ortam moleküllerinin kütlesiyle değil, aynı zamanda ortam moleküllerinin titreşim hızının karesiyle de doğru orantılıdır. Yani, ultrasonun frekansı ne kadar yüksekse, ortam molekülleri tarafından elde edilen enerji de o kadar yüksek olur. Ultrasonun frekansı, sıradan ses dalgalarının frekansından çok daha yüksektir, bu nedenle ultrason ortam moleküllerine çok fazla enerji verebilirken, sıradan ses dalgalarının ortam molekülleri üzerinde çok az etkisi vardır. Başka bir deyişle, ultrason ses dalgalarından çok daha fazla enerjiye sahiptir ve ortam moleküllerine yeterli enerji sağlayabilir.
Ultrasonun frekansı ve gücü arasındaki fark:
Ultrasonun frekansı ve gücü, performansını ölçmek için iki temel parametredir. Makro bir bakış açısından, güç ultrasonun yoğunluğunu ve geçirgenliğini belirlerken, frekans ise ultrason penetrasyonunun derinliğini ve çözünürlüğünü belirler.
Frekans ne kadar yüksekse, dalga boyu o kadar kısadır, nüfuziyet o kadar güçlüdür, ancak güç o kadar büyüktür, bu da daha güçlü ses enerjisi üretebilir. Uygulamalarda, tıbbi alanda kullanılan ultrason, esas olarak düşük güç ve yüksek frekanslıdır, bunlar ultrason muayenesi ve tedavisi için kullanılabilir; Endüstriyel alanda kullanılan ultrasonik dalgalar, esas olarak yüksek güç ve yüksek frekanslıdır, bunlar işleme, temizleme, ölçüm vb. için kullanılabilir. Ultrasonun frekansı ve gücü, ultrason performansının iki temel göstergesidir. Uygun ultrason parametrelerini seçmek, uygulama gereksinimlerini daha iyi karşılayabilir.
