Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Metal Work Pneumatic
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Wanienka ultradźwiękowa własnej produkcji

łukasz_22 19 Kwi 2004 02:06 128541 101
  • #1 19 Kwi 2004 02:06
    łukasz_22
    Poziom 12  

    Chciałbym zbudować własną wanienkę ultradźwiękową.
    Parametry mniej więcej znam :
    Częstotliwość drgań około 40KHz
    Nie musi być jakiś specjalny przebieg – cokolwiek ( najprościej prostokąt).
    Moc 30 – 100W
    Dlaczego? No na allegro są w cenie 150zł takie 30W ale maja małe wymiary.
    Nieraz przydało by się wykąpać większą płytkę – np. cos typu A4
    Myślę ze generator fali to niema problemu , wzmacniacz w.cz. też chyba nie.
    Tylko teraz co ma być elementem drgającym? Rozbierał ktoś taką wanienkę?
    Ja stawiam na cewkę i np. dno wanienki z jakiegoś ferromagnetyka – stal nierdzewna.
    Proszę o doradzenie – ewentualnie skorygowanie mojego błędnego myślenia.

    0 29
  • Metal Work Pneumatic
  • #2 19 Kwi 2004 14:10
    boomerang
    Poziom 19  

    jako przetwornik stosuje sie odpowiedniej mocy piezoelektryk o czestotliwosci drgan zgodnej z pobudzeniem. Sam tego nie zrobisz. Do mniejszych mocy (raczej do b. malych mocy) mozna probowac z wkladka do starego typu gramofonow podajac na nia zmienne napiecie. Na zasadzie odwracalnosci procesow fizycznych bedzie cos tam generowac.

    0
  • #3 19 Kwi 2004 19:24
    łukasz_22
    Poziom 12  

    Pomysł jest taki :
    Wanienka wymiary a4 głęboka na 5cm
    Podgrzewanie grzałkami mocy 100W ( regulacja od 0-100)
    Drgania ultradźwiękowe mocy 100W ( regulacja od 0 -100)
    Na dnie wężyki doprowadzające powietrze z pompki ( taka akwarystyczna ) w celu mieszania roztworu.
    Zastosowanie wanienki :
    - jako zwykła myjka ultradźwiękowa
    - jako wanienka do trawienia płytek pcb.

    Skoro są stosowane takie przetworniki piezo to musze się rozejrzeć – na pewno ktoś to produkuje. Ewentualnie nakleić na dno kilka piezo ( kilkanaście połączonych równolegle) z głośników piezoelektrycznych dużej mocy? Poza tym czemu piezo a nie na zasadzie cewki? Cewka by wprowadzała w drganie dno pojemnika? Chodzi o to ze sprawność piezo będzie większa? A jak to jest NP. rozwiązane w kuchenkach mikrofalowych? Tam przecież jest jeszcze wyższa częstotliwość ( 2- 3 GHz ) i cewka potrafi ładnie wprowadzać wodę w drganie.

    0
  • #4 19 Kwi 2004 20:05
    lakrymator
    Poziom 16  

    Oprócz efektu piezoelektrycznego (drgania mechaniczne w zmiennym polu elektrycznym i na odwrót) możesz jeszcze wykorzystać zjawisko magnetostrykcji (drgania mechaniczne (zmiana wymiarów) ferroelektryków w zmiennym polu magnetycznym).
    I w tym wypadku możesz wykorzystać jako przetwornik rdzeń ferrytowy (odpowiednio gruby) umieszczony wewnątrz odpowiednio dużej cewki do której doprowadzasz odpowiednio duży sygnał ze wzmacniacza lub wprost z generatora mocy.
    Dobrze jest mieć przestrajany generator by go dostroić do rezonansu z tym przetwornikiem.
    O pracy rdzenia świadczy uczucie śliskości przy dotyku dłonią.
    Przyznaję, że z tak dużymi (dziesiątki W) mocami się nie bawiłem, ale cóż to dla rycerza.
    A tą mikrofalówkę to raczej nie przerabiaj na płuczkę :roll: .
    Pozdr.

    0
  • #6 21 Kwi 2004 19:41
    lakrymator
    Poziom 16  

    Zasada pracy przypomina słuchawkę telefoniczną z lat ... - 1960 - ....
    (Słuchawka dodatkowo miała podkład stałego pola magnetycznego, ale to nieistotne).
    Koncepcja dobra tylko weź pod uwagę dużą masę drgającą która ma decydujący wpływ na częstotliwość rezonansową tego układu.
    W zakresie akustycznym chyba się uda ale chodzi Ci przecież o ultradźwięki.
    Pozdr.

    0
  • Metal Work Pneumatic
  • #7 21 Kwi 2004 20:56
    olekewaagata
    Poziom 25  

    Łukasz_22, chcesz zrobić dno wanienki lub ja całą z nierdzewki, ale
    najpierw upewnij się że do nierdzewki łapie magnes, mnie się wydaje
    że nierdzewka nie jest ferromagnetykiem. (głowy sobie nie dam
    uciąć ale też sprawdzę)

    0
  • #8 22 Kwi 2004 00:59
    łukasz_22
    Poziom 12  

    Olekewaagata
    Nierdzewka jest ferromagnetykiem. Każde żelazo ( w każdej postaci : stal , żeliwo ) jest nim. Tobie chodziło pewnie o to ze te ferromagnetyki dzielimy na miękkie i twarde ( dające się namagnesować i nie dające się ).

    Lakrymator
    Masz rację . ale nie wiem do końca jak to będzie wyglądało przy 40KHz. Wanienka będzie wykonywała minimalne drgania ( mała amplituda ) więc jak to określić… bezwładność jej … będzie mała pozatym 40KHz to znowu nie jakaś super wysoka częstotliwość . głosniki w kolumnie przenoszą 20KHz bez problemu – ja słysze troche wyżej 25-27 KHz kiedyś miałem możliwość robienia sobie testu - ale z wiekiem człowiek traci takie umiejętności ( od 20 roku życia słuch się pogarsza i obcina się nam górny zakres ) . Myślę że aby uniknąć tego co mówisz – wpływy bezwładności ciała , należy dobrać grubość szczeliny między rdzeniem cewki a dnem wanienki. Chyba powinna być minimalna. Znowu im mniejsza szczelina tym mniejsza moc będzie przenoszona. A z tą mikrofalówka to chodziło o to ze promieniowanie Elektromagnetyczne powoduje drganie niesymetrycznej cząsteczki wody. 40KHz też powinno wywoływać taki efekt – tylko ze płuczemy izopropanolem – inny kształt cząsteczki.

    1
  • #10 22 Kwi 2004 01:29
    łukasz_22
    Poziom 12  

    przepraszam za długość - wklejam z wypracowania ze sciaga.pl - troche to wyjasnia.

    Ultradźwięki, fale akustyczne o częstotliwości wyższej niż 16 kHz (tj. przekraczającej górny próg słyszalności dla człowieka) i niższej od 100 MHz (hiperdźwięk). W naturze ultradźwięki emitowane są przez niektóre ssaki (m.in. nietoperze i delfiny) i wykorzystywane przez nie do echolokacji.
    Analogiczne zastosowanie znajdują ultradźwięki w technice. Ponadto, ze względu na silną zależność właściwości rozchodzenia się ultradźwięków w danym ośrodku od jego budowy, służą one do badania struktury różnych ciał, m.in. organizmów żywych (tzw. ultrasonografia). Zogniskowanych wiązek ultradźwięków używa się do odrywania ciał stałych z bardziej elastycznego podłoża (usuwanie kamienia nazębnego, rozbijanie kamieni nerkowych, oczyszczanie powierzchni metali przed lutowaniem itd.).
    Energia drgań ultradźwięków może być też wykorzystana do rozpylania aerozoli i emulsji, a nawet do spawania.

    I.Wytwarzanie ultradźwięków:


    1.Metody mechaniczne:

    Tradycyjne mechaniczne układy drgające, jak płytki, struny oraz wszelkiego rodzaju gwizdki i syreny (wykorzystujące przepływ płynu lub gazu) były używane jako pierwsze generatory fal ultradźwiękowych. Mechaniczne układy przepływowe do wytwarzania ultradźwięków stosuje się w powietrzu i cieczach, i są to zazwyczaj syreny i piszczałki umożliwiające wytworzenie dużych mocy akustycznych przy częstotliwościach nie przekraczających kilkudziesięciu kHz. Tradycyjnymi generatorami w ośrodkach gazowych tego typu są np. syreny ultradźwiękowe, generator Hartmana, używane do koagulacji dymów, czy też piszczałka Pohlmana-Janowskiego, używana do tworzenia emulsji (np. homogenizacji śmietanki). Wszystkie te układy wytwarzają ultradźwięki o określonej rezonansowej, związanej z ich konstrukcją częstotliwości, która może być przestrajana w pewnym zakresie, jednakże widma generowanych sygnałów są wąskie.

    Jedną z ciekawszych metod mechanicznego wytwarzania ultradźwięków o stosunkowo szerokim widmie częstotliwości jest metoda udarowa polegająca na wytworzeniu deformacji przy zderzeniu stałych ciał sprężystych np. uderzenie małej kuli stalowej o bryłę (płytę, blok, itp.) ciała stałego powoduje powstanie fal sprężystych, których częstotliwości mogą sięgać 100kHz. Szerokość widma częstotliwości rośnie ze zmniejszeniem masy uderzającej kulki. Na takiej udarowej zasadzie polega np. wytwarzanie sygnałów ultradźwiękowych o bardzo szerokim ciągłym widmie sięgającym 1-1,5 MHz w konstrukcjach stalowych przez strumień cząsteczek, np. ziaren piasku niesionych przez strumień sprężonego powietrza i uderzających o powierzchnię konstrukcji. Udarowe metody wytwarzania ultradźwięków o jeszcze większych częstotliwościach polegają na ich wzbudzaniu w ciałach stałych przez strumień cząsteczek i atomów (jonów), a także cząsteczek elementarnych, np. elektronów. Mechanizm generacji ultradźwięków polega tutaj na powstawaniu (przy uderzeniach cząstek) makronaprężeń i lokalnych nagrzewań ośrodka, które stają się źródłem deformacji ośrodka, a więc fal sprężystych.





    Do mechanicznych metod wytwarzania ultradźwięków szerokopasmowych należy także wykorzystanie zjawiska tarcia między ciałami stałymi. Generowane sygnały zależą od prędkości poruszania się i stanu trących o siebie powierzchni .

    2.Metody termiczne:

    Metody termicznego wytwarzania ultradźwięków do niedawna używano za przestarzałe i poza stosowaniem wybuchów w morzu jako impulsowych źródeł dźwięków, a także ultradźwięków wykorzystywano bardzo rzadko.

    Od kilkunastu lat, gdy Rozenzweig, a potem i inni rozwinęli spektroskopię fotoakustyczną opartą na wykrytym w latach 80. ub. wieku przez Bella efekcie wytwarzania dźwięku przez światło za pośrednictwem zamiany energii fali elektromagnetycznej na ciepło i następnie na energię sprężystą, metody termicznego wytwarzania znów spotkały się z dużym zainteresowaniem.

    Źródłem fal ultradźwiękowych o dużym natężeniu jest zwykle ciepło wytwarzane przez silne źródło światła, np. laser impulsowy. Ze względu na to, że pierwotnym źródłem w zjawisku fotoakustycznym jest światło można te metody klasyfikować jako optyczne, jest jednak uzasadnione zaliczać je do termicznych włączając do optycznych tylko te, w których następuje wytworzenie energii sprężystej bezpośrednio w formie strumienia fonów koherentnych.

    Klasycznymi źródłami termicznymi ultradźwięków są wyładowania elektryczne w płynach. Stosując periodyczne lub impulsowe nagrzewania przewodników, a także wyładowania iskrowe można uzyskiwać w cieczach stosunkowo duże natężenia dźwięków i ultradźwięków. Wydajność takich źródeł nie jest duża (około 1%), jednakże przy wytwarzaniu bardzo krótkich impulsów uzyskiwane moce mogą być znaczne.

    Jako metodę termicznego wytwarzania ciągłej fali akustycznej wykorzystuje się ciepło Joule’a-Lenza wytwarzane przez przewodnik, przez które płynie prąd stały zmodulowany prądem zmiennym o określonej częstotliwości. Przewodnik taki może stanowić także łuk elektryczny, który jest strumieniem jonów. Płynący prąd jonowy modulowany z dużą częstotliwością stanowi drgające źródło promieniujące ultradźwięki. Urządzenie takie zaopatrzone w odpowiednią tubę nazywa się jonofonem. Metodami tego rodzaju wytwarzano ultradźwięki o częstotliwościach sięgających kilkuset kHz.

    3.Magnetostrykcja:

    Jest to zmiana długości rdzenia magnesu pod wpływem zmiennego prądu przepuszczanego przez solenoid nawinięty na ten rdzeń. Zjawisko to znalazło zastosowanie w licznych urządzeniach przemysłowych, w których drgania ultradźwiękowe są wytwarzane zazwyczaj w zakresie niskich częstotliwości.

    4.Odwrócenie efektu piezoelektrycznego:

    Efekt ten zachodzi w różnych minerałach, np. kryształach kwarcu lub turmalinu. Polega na doprowadzeniu do przeciwległych płaszczyzn kryształu kwarcu lub innego minerału szybko zmiennego napięcia elektrycznego. Powoduje to do rozszerzenia lub skurczenia grubości płytki i do powstania drgań o odpowiedniej częstotliwości. Sposób ten jest wykorzystywany w generatorach mających zastosowanie w lecznictwie.

    5.Metody optyczne:

    W zależności od własności światła laserowego i sposobu jego oddziaływania z materialnym ośrodkiem można w nim wytworzyć fale sprężyste w szerokim zakresie częstotliwości ultradźwiękowych aż do zakresu hiperdźwiękowego. Metoda ta jest bezkontaktowa i umożliwia wzbudzanie bardzo krótkich impulsów o nano- i pikosekundowych czasach trwania, przy czym amplitudy impulsów sprężystych mogą być bardzo małe oraz bardzo duże w zależności od mocy użytych laserów. W zależności od uformowania wiązki laserowej wzbudzania mogą być zlokalizowane nawet na bardzo małych powierzchniach, co także ma duże znaczenie praktyczne.
    öMetody magnetyczne:

    Ciekawą metoda generowania i odbioru fal ultradźwiękowych w metalach (w zakresie częstotliwości do kilku MHz) jest bezpośrednia metoda ich wzbudzenia za pomocą pola magnetycznego bez jakiegokolwiek przetwornika pośredniego. Miniaturowy, ale silny elektromagnes umieszcza się, aby jego pole było równoległe do powierzchni metalu, żeby wytworzyć fale ultradźwiękowe podłużne, albo aby jego pole było prostopadłe do powierzchni, żeby wytworzyć fale poprzeczne.
    öMetody naturalne:

    Wytwarzane są przez niektóre zwierzęta (np. nietoperze, delfiny, owady) i wykorzystywane między innymi do echolokacji. Echolokacja, sposób ustalania przez niektóre organizmy żywe swego położenia względem otaczających je przedmiotów, polegający na wysyłaniu (do 150 kHz a czasem więcej, są to tzw. piski ultradźwiękowe) i odbieraniu sygnałów akustycznych odbitych od otoczenia.

    Zdolność echolokacji, pozwalającą na swobodne poruszanie się między przeszkodami, a także na zdobywanie pokarmu, posiadają niektóre zwierzęta prowadzące nocny tryb życia lub żyjące w niekorzystnych warunkach oświetlenia, np. delfiny, nietoperze.

    Nietoperze w czasie lotu wydają średnio 20-30 ultradźwięków na sekundę, natomiast gdy zbliżają się do przeszkody ok. 200/sekundę. Potrafią bezbłędnie odróżnić echo własnych dźwięków od innych, nawet o tej samej częstotliwości. Odbioru własnych sygnałów nie zakłócają nawet hałasy otoczenia.

    U niektórych ptaków np. tłuszczaków i jerzyków, występuje podobny system echolokacji, z tym, że wydają one dźwięki o częstotliwości dużo mniejszej ok. 7kHz, więc słyszalnej dla człowieka.

    II.Zastosowanie ultradźwięków

    1.Bierne zastosowania ultradźwięków polegają na wytwarzaniu i detekcji fal sprężystych o takich natężeniach, które nie niszczą struktury ośrodka za ich pomocą badanego, mierzonego, kontrolowanego. Rozumieć przez to należy zastosowanie ultradźwięków: do badań strukturalnych, w diagnostyce materiałowej i medycznej, do sterowania procesami technologicznymi, w hydrolokacji i innych. W tych zastosowaniach wykorzystuje się zarówno sygnały ultradźwiękowe ciągłe, jak i impulsowe o różnych charakterystykach częstotliwościowo- czasowych odpowiednio dobranych do sposobu wykorzystania i rodzaju materiału badanego.

    2.Silniki i sterowniki ultradźwiękowe.

    Istotnymi i coraz częściej stosowanymi urządzeniami są precyzyjne, mało gabarytowe, często miniaturowe silniki i sterowniki ultradźwiękowe używane do napędu mechanicznego. Ich zasada działania polega na wytworzeniu siły posuwistej (sterowniki liniowe) lub momentu obrotowego za pomocą odpowiednio wygenerowanych modów drgań ultradźwiękowych w elementach piezoelektrycznych. Istnieje wiele możliwości konstrukcji takich urządzeń. Sterowniki i silniki liniowe możemy podzielić np. na:
    -skokowo - pełzające
    -mikropopychowe
    -bezwładnościowo - posuwne
    -wykorzystujące falę biegnącą
    -wykorzystujące zjawisko akustycznej lewitacji w polu bliskim.


    3.Mycie i czyszczenie ultradźwiękami.

    Wykorzystanie ultradźwięków do mycia i czyszczenia jest jedną z typowych dziedzin zastosowań laboratoryjnych i przemysłowych, w których korzysta się zarówno z działania chemicznego , jak i dyspergującego do usunięcia niepożądanych substancji zanieczyszczających dany obiekt.

    Urządzenia do mycia i czyszczenia ultradźwiękami, zwane myjkami lub płuczkami ultradźwiękowymi, stanowią określonej objętości zbiorniki (wanny), do dna których są zamocowane przetworniki ultradźwiękowe (magnetostrykcyjne lub piezoelektryczne) promieniujące energię akustyczną do cieczy stanowiącej kąpiel dla mytego obiektu. Powstają wówczas drgania cieczy o szybko zmieniającym się rytmie, wywołując zjawisko kawitacji. Działanie pęcherzyków kawitacyjnych jest tak silne, że warstwa brudu osadzona na mytych elementach zostaje szybko oderwana.

    Za pomocą myjek ultradźwiękowych usuwa się zanieczyszczenia, które nie poddają się zwyczajnemu myciu czy szorowaniu, a których rozmiary są często mikroskopowe. Skuteczność mycia ultradźwiękowego zależy nie tylko od natężenia , ale również częstotliwości fal. Do usuwania mikroskopowych zanieczyszczeń zwykle stosuje się częstotliwości w zakresie 20-50 kHz. Zanieczyszczenia submikroskopowe wymagają ultradźwięków o większych częstotliwościach, do 150 kHz.

    Istotną sprawą dla dobrych warunków mycia ultradźwiękami jest równomierny rozkład pola ultradźwiękowego (gęstości energii) w całej objętości myjki. W wielu przypadkach wytwarzają się wewnątrz cieczy fale stojące i wtedy obserwuje się wyraźne obszary o większej energii w strzałkach i mniejszej energii w węzłach ciśnienia akustycznego. W takich przypadkach skuteczność mycia jest też zależna od miejsca, w którym znajduje się obiekt czyszczony.

    Myjki ultradźwiękowe stosuje się w różnych gałęziach przemysłu, jak na przykład w przemyśle elektrycznym i elektronicznym do czyszczenia płytek obwodów drukowanych, elementów scalonych itp., w przemyśle precyzyjnym do mycia elementów zegarmistrzowskich i wielu innych (np. mycie naczyń chirurgicznych). Szczególne zastosowanie znalazły myjki do procesów galwanizacyjnych, które ulegają znacznemu przyśpieszeniu w polu ultradźwiękowym, a także umożliwiają uzyskanie pokryć galwanicznych znacznie lepszej jakości.


    4.Obróbka i formowanie ośrodków twardych ultradźwiękami.

    Już od wielu lat ultradźwięki o dużych natężeniach są używane do plastycznej obróbki materiałów twardych i kruchych, gdzie konwencjonalna obróbka jest bardzo trudna lub niemożliwa. Można tu wymienić takie materiały jak: stopy trudno topliwe, stopy tytanowe, półprzewodniki takie jak german czy krzem, stopy magnetyczne, ferryty, materiały ceramiczne, szkło kwarc, diamenty (naturalne i sztuczne) i inne.

    Obróbka ultradźwiękowa materiałów polega na tym, że narzędzie obrabiające (odpowiednia kształtka do zrobienia na przykład otworu, czy wycięcia o dowolnym profilu) jest pobudzane do drgań ultradźwiękowych i przez proszek
    szlifierski (korundowy) odpowiednio zwilżony zetknięte z materiałem obrabianym. Ziarna proszku przejmują energię ultradźwiękową i z wprost niewiarygodną skutecznością w precyzyjny sposób, niszczą lokalnie obrabiany materiał „wiercąc” otwór i szlifując go jednocześnie. Lokalne siły działają na tak małych odległościach, że nawet kruchy materiał nie pęka. Narzędzie drga z częstotliwością ultradźwiękową (stosunkowo małą 16-30 kHz) i amplitudą drgań w zakresie 0,01-0,06 mm. Proszek szlifierski jest dostarczany z płynem chłodzącym do obszaru obrabianego, drgania jego ziaren tną materiał.


    5.Spajanie i lutowanie ultradźwiękami.

    Bardzo szerokie zastosowanie znalazły ultradźwięki w procesach spajania metali i mas plastycznych oraz w procesach lutowania i metalizacji, szczególnie w przypadku trudno łączących się metali (np. aluminium). Stosuje się tu ultradźwięki o częstotliwościach w zakresie 20-100 kHz.
    Ultradźwiękowe spajanie metali polega na łączeniu części tego samego (np. aluminium- aluminium) lub różnych metali (np. aluminium-złoto) bez ich roztapiania.


    6.Ekstrakcja i suszenie ultradźwiękami.

    W silnym polu ultradźwiękowym w cieczach w obecności kawitacji następuje znaczne przyśpieszenie procesów ekstrakcji (przechodzenia określonych substancji z wnętrza ciał stałych do cieczy drogą rozpuszczania i wypłukiwania). Substancje wyekstrahowane tworzą roztwór lub zawiesinę, które stanowią albo pożądany produkt końcowy (np. herbaty czy leki wyekstrahowane z ziół), albo pośredni w celu uzyskania substancji przez strącenie, odparowanie i suszenie, czy krystalizację i rafinację itp. Do ekstrakcji stosuje się ultradźwięki o częstotliwościach od 20 kHz aż do 500 kHz.

    Procesy suszenia polegające na usunięciu cieczy (najczęściej wody) zawartej w materiałach zachodzą w gazach (zwykle w powietrzu) i mogą również być skutecznie przyśpieszane przez zastosowanie ultradźwięków o stosunkowo niedużych częstotliwościach (rzędu 16-30 kHz), natomiast dużych natężeniach (140-160 dB).

    Ultradźwiękowa ekstrakcja jest szeroko stosowana w przemyśle farmaceutycznym (np. ekstrakcja alkaloidów z roślin), perfumeryjnym, spożywczym (np. intensyfikacja wydobycia cukru z buraków albo tranu z wielorybów i ryb) i innych.


    7.Ultradźwięki w technice kosmicznej.

    Ultradźwięki są wykorzystywane również w badaniach superwysokiej jakości materiałów i konstrukcji przeznaczonych na statki kosmiczne. W wielu układach sterowania i kontroli w aparaturze kosmicznej są również niezastąpione.

    Własności mechaniczne skał księżycowych przywiezione przez amerykańskich lunonautów czy też pobrane przez radzieckie pojazdy księżycowe, były określane także metodami ultradźwiękami.

    Jednym z przykładów zastosowań kosmicznych było wykorzystanie ultradźwięków do badania komety Haleya w czasie jej ostatniego zbliżenia do Ziemi w 1986 roku. Czujniki ultradźwiękowe o średnicy 10 mm i częstotliwości 200 kHz zostały wykorzystane do pomiaru oddziaływań cząstek pyłu w ogonie Komety na satelitę Giotto, który w swojej misji zbadania Komety przelatywał przez jej ogon w niewielkiej odległości od jądra.

    8.Ultrasonografia

    W ultrasonograficznym (a właściwie należałoby powiedzieć ultrasonicznym, zastrzegając przyrostek "graficzny" dla obrazów zarejestrowanych na papierze) sposobie obrazowania wykorzystywane są ultradźwięki. Informacje o strukturze i czynności ruchowej narządów uzyskuje się na podstawie odbicia wiązki fal ultradźwiękowych (efekt echa) od różniących się własnościami fizycznymi struktur tkankowych lub zmiany ich częstotliwości (efekt Dopplera) od ruchomych części narządów w penetrowanym obiekcie. Istnieją także metody transmisyjne, lecz nie mają one większego znaczenia w diagnostyce medycznej. Warto przypomnieć, że powstanie i rozwój ultrasonografii medycznej był stymulowany osiągnięciami wojskowymi, w tym wypadku w dziedzinie radarów i sonarów.

    Częstotliwości stosowane w obrazowaniu medycznym mieszczą się w zakresie od 0,5 (w badaniach leżących głęboko narządów jamy brzusznej) do 15 MHz (w okulistyce i badaniach zmian tuż pod skórą np. guzów sutka ). Trwają jednak obiecujące badania dotyczące możliwości wykorzystania także wyższych częstotliwości aż do 70 MHz, które mogą znaleźć zastosowanie do wizualizacji mikroobiektów, na przykład struktury powierzchniowej tkanek.


    9.Inne zastosowania ultradźwięków w medycynie.

    Medycyna stosuje ultradźwięki m.in. tam gdzie promienie X nie dają efektu jak w diagnozie wczesnych stadiów nowotworowych. Metodą echa impulsów można określić położenie tkanki nowotworowej. Ultradźwięki impulsowe stosowane są również w diagnostyce ginekologicznej oraz w badaniach schorzeń serca. W przypadku choroby Parkinsona przeprowadzono w Illinois próby w zakresie neurosonochirurgii, w których działając skupionymi odpowiednio wiązkami promieni ultradźwiękowych zniszczono tkankę nowotworową w mózgu bez widocznego uszkodzenia tkanek zdrowych. W podobny sposób kruszy się kamieni fizjologiczne.

    Ultradźwięki umożliwiają wytworzenie aerozolu zawierającego rozpylone odpowiednie środki lecznicze wprowadzane do organizmu w drodze inhalacji, w postaci niezwykle drobnych cząsteczek, co umożliwia przenikanie ich do drobnych oskrzelików, a nawet pęcherzyków płucnych.

    W stomatologii znalazły zastosowanie wiertła ultradźwiękowe, dzięki którym plombowanie zębów jest bezbolesne.

    Ultrasonoterapia, leczenie ultradźwiękami. Ich wpływ leczniczy polega na działaniu przeciwbólowym, zmniejszaniu napięcia mięśni, rozszerzeniu naczyń krwionośnych, hamowaniu procesów zapalnych, przyspieszaniu wchłaniania tkankowego. Działają na autonomiczny układ nerwowy. Stosowane w leczeniu choroby zwyrodnieniowej stawów, zapaleń okołostawowych, nerwobólów oraz zespołów bólowych.

    10.Ultradźwięki w rolnictwie.

    Ultradźwięki znalazły nader cenne zastosowanie w rolnictwie. Nasiona pomidorów, marchwi, cebuli, kapusty, melonów i szeregu innych roślin poddane krótkotrwałemu nadźwiękowieniu wykazywały przyśpieszony i wzmożony wzrost. Podobny efekt spowodowało ultradźwiękowe oczyszczanie nasion bawełny. Stosując te fale można usunąć z liści herbaty błonki powłoki zwiększając w ten sposób efektywność przemian biochemicznych, co z kolei prowadzi do polepszenia jakości herbaty. Buraki cukrowe naturalnie zainfekowane przez Phoma betae, Cercospora beticola lub Fusarium zostały odkażone dzięki nadźwiękowieniu w ośrodku wodnym. Nie można tu pominąć wykorzystywania ultradźwięków przy sporządzaniu niektórych środków ochrony roślin.
    öUltradźwięki w architekturze

    Ultradźwięki wykorzystywane są również w zupełnie nieoczekiwanych dziedzinach, np. badania akustyki projektowanych sal teatralnych i koncertowych przeprowadza się w architekturze niejednokrotnie za pomącą ultradźwięków. Obserwuje się mianowicie rozchodzenie się tych fal w odpowiednio małych modelach planowanych pomieszczeń.

    11.Ultradźwięki w nawigacji.

    Ultradźwięki stosuje się również w nawigacji na- i podwodnej dla celów łączności, a z kolei już niemal wyłącznie do wykrywania przeszkód i okrętów podwodnych. Każdy okręt wojenny oraz większe statki pasażerskie i handlowe wyposażone są w stacje hydroakustyczne umożliwiające m.in. bezpieczną żeglugę we mgle lub w obszarach nawiedzonych przez góry lodowe.

    1
  • #11 22 Kwi 2004 19:25
    lakrymator
    Poziom 16  

    Głośnik wysokotonowy to też przetwornik jak każdy może działać na różnej zasadzie. A czy jego sprawność w całym paśmie jest jednakowo duża ?
    Dlatego chcąc uzyskać max sprawności przetwarzania powinieneś chyba wykorzystać rezonans drgań własnych całego układu (elementy elektryczne + mechaniczne), bo musi być miedzy nimi silne sprzężenie (chciałoby się powiedzieć akustyczne).
    No cóż dno wanienki to płyta a nie struna i ma wiele modów drgań nie koniecznie harmonicznych więc znajdziesz pewnie wiele rezonansów.
    A co do mocy drgań to o ile się nie mylę to jest chyba prop. do częstotliwości i kwadratu amplitudy.
    I jeszcze jedno rdzeń ferrytowy zanurzony w cieczy ma z nią kontakt bezpośredni bez udziału ośrodka ściśliwego jakim jest powietrze.
    Dlatego w cieczy nieściśliwej dochodzi do efektów związanych z kawitacją, co stanowi podstawę działania płuczki.
    Temat jest pasjonujący więc trzymam kciuki za Twój sukces.
    Pozdr.
    Ps. Z mikrofalówką to nie chciałem narażać kogokolwiek na kontakt z gołym magnetronem :wink: ale widzę że nie jest Ci obcy 8) .

    1
  • #12 22 Kwi 2004 22:22
    łukasz_22
    Poziom 12  

    lakrymator
    Mam tylko prośbę. Mógłbyś naszkicować tak na szybko w paint jakiś schemacik poglądowy – tak jak ty to widzisz. Ja jutro może jeszcze wypytam się na uczelni o odpowiedni stop stali
    ( o największej magnetostrykcji ). No i powoli ruszymy z prototypem ;]


    Pomyślałem że dodatkowo przydała by się regulacja częstotliwości w zakresie 20 - 150 kHz :) - coraz wiencej tych unowocześnień ;]

    0
  • #13 23 Kwi 2004 20:37
    lakrymator
    Poziom 16  

    Sorry, ale rysuję tylko na papierze :oops: .
    Co do przetwornika, to piszczenie trafa WN na 15...kHz w TV też chyba jest związane z magnetostrykcją.
    Ale rdzeń tu powinien być raczej otwarty i nie żelazo tylko ferryt.
    Może jakaś połówka dużego kubka z cewką zalaną żywicą dla hermetyzacji lub silikonem.
    Byleby tylko tłumienie nie było za duże.
    Może jakaś wiązka płaskich czy nawet okrągłych rdzeni ferrytowych (takich do anten na fale długie i średnie).
    Bo taki rdzeń nie może mieć dużej stratności (na grzanie) przy częstotliwościach raczej radiowych (im wyższych tym lepiej, ale jeszcze w zakresie dla danego rdzenia). I tu stal nawet Permajol odpada.
    Piszesz że wanienki z Allegro są małe, no ale musi tam być jakiś przetwornik.
    Może by dało się jakoś wydłubać kilka i zamontować w większej wanience.
    No tak, ale jak to napędzić ?
    Z generatorem (odpowiedniej mocy :wink: ) to sobie poradzisz.
    Mi teraz tylko przyszedł do głowy pomysł (może nierealny) ażeby wykorzystać jakiegoś złomowego UPS-a i go przerobić na wysoką (50-200 kHz) częstotliwość.
    W miejsce głównego trafa dać cewkę przetwornika.
    A całą końcówkę wysterować falą z dodatkowego generatorka (przestrajanego - a jakże) o ile oryginalne sterowanie UPS nie uda się podgonić na dużo więcej niż 50 Hz.
    A niepotrzebne bebechy odłączyć lub wyrzucić.
    Ale tym się nie sugeruj za bardzo i rób swoje.
    Pozdr.

    0
  • #14 23 Kwi 2004 21:28
    łukasz_22
    Poziom 12  

    Z elektroniką - generator + końcówka mocy to sobie poradzę.
    Gorzej z tym jak ma być zbudowany ten sam przetwornik .
    Jak go zamocować do wanienki ( po bokach ? od dołu? )
    Z jakiej stali budować wanienkę - musi mieć współczynnik magnetostrykcji jak największy jeżeli bezpośrednio jej dno ma być pobudzane do drgania.
    Jestem za tym aby wanienka była z nierdzewki – nie koroduje i można łatwo znaleźć taką.
    A do spodu np. przyspawać jakiś kawałek stali czy czegoś żelaznego o dużej magnetostrykcji.


    Głównie problem jest właśnie z umiejscowieniem cewek i doborem materiałów.

    0
  • #15 23 Kwi 2004 22:47
    łukasz_22
    Poziom 12  

    Lakrymator
    Jesteś genialny ! :) dopiero teraz zrozumiałem o co ci chodzi :)
    Na allegro są takie nawilżacze powietrza – głównym ich elementem jest taki przetwornik zalany właśnie w takim metalowym walcu który wkłada się do pojemnika z cieczą . Dzięki temu mamy wybór objętości pojemnika. To naprawdę super pomysł . Z rdzeniem masz rację . Teraz tylko jak zalać tą cewkę. Ciekawe kto produkujete z allegro. Może by producent sprzedał samą taką cewkę bez elektroniki ale z obudową . Jak nie to będę nawijał . Chyba że można jakąś cewkę dobrać z transformatora..... <-- najtańsze rozwiązanie

    http://www.klimatop.pl/50102XXX.php <-- o coś takiego mi chodzi . tylko tam jakaś membrana jest. nie wiem o co z nią chodzi... ona drga w otworze tym w środku?

    0
  • #16 24 Kwi 2004 19:24
    lakrymator
    Poziom 16  

    No cóż, im dalej w las tym więcej drzew :wink: .
    Miałem kiedyś w rękach książkę dotyczącą zastosowań ultradzwięków i pamiętam tylko tyle, że były tam też płuczki i cała teoria.
    Było to jednak tak dawno że nie pamiętam tytułu.
    O ile mnie pamięć nie myli to był tam też poruszany problem umieszczenia i orientacji przetwornika wewnątrz wanny (odbicia, fale stojące, wezły, strzałki i interferencje. Dobór cieczy roboczej itd.
    Niestety same przetworniki jakoś mi umknęły.
    W młodych latach chciałem sobie zrobić lutownicę ultradzwiękową ale skończyło się tylko na chęciach.
    Pozdr.

    Ps. Przypomniało mi się (może nie mieści się w temacie), że w amatorskim sprzęcie radiokomunikacyjnym przed laty stosowano dość powszechnie filtry elektromechaniczne. Był tam przetwornik nadawczy - linia - przetwornik odbiorczy i pracowało to na w.cz. Niestety nie ta skala mocy.

    0
  • #17 06 Maj 2004 21:55
    łukasz_22
    Poziom 12  

    bardzo bym prosił kogoś kto ma taką kupną wanienke o wykonanie kilku zdjęć od srodka ;] bardzo by nam też pszydał się schemat elektroniczny generatora . ( jak bedą dobre zdjęcia elementów i płytki to sam zrobie schemat )

    0
  • #19 31 Maj 2004 18:41
    lakrymator
    Poziom 16  

    Stare powiedzenie mówi: jak nie rozbierzesz to nie naprawisz.
    Albo zrobisz.
    No to co widzę: duży przetwornik piezoelektryczny wklejony na srodku dna (po wewnętrznej stronie) wanienki.
    Jak na mój gust to bym jakoś zabezpieczył kable, ale to drobiazg.
    Ciekawe jaką moc trzeba doprowadzić do tego przetwornika (i ile on wytrzyma :roll: ).
    Schemacik mile widziany po zdanej sesji.
    Podaj średnicę tego przetwornika i na jakiej f on pracuje, czy jest stała czy też strojona (34 kHz ?).
    Pozdr.

    0
  • #20 31 Maj 2004 19:08
    miroskop
    Poziom 22  

    Mam gdzieś przetworniki ultradźwiękowe na 100kHz. Pochodzą z demontażu ultradźwiękowych mierników prędkości przepływu powietrza. Nie mam ich w domu więc w tej chwili nie mogę podać konkretów, ale gdyby ktoś był zainteresowany to nie ma sprawy... Wiem tylko, że mają kształt metalowego walca.
    PS. Gdyby komuś na nich zależało to podeślę, w końcu elektroników zapaleńców jest coraz mniej i musimy się wspierać :)

    0
  • #21 31 Maj 2004 22:47
    łukasz_22
    Poziom 12  

    przetwornik miał z 5cm srednicy grubość szacuje na max 3mm
    moc : wanienka ma 2 tryby pracy 30 i 50W
    czestotliwosc : w instrukcji pisze 40KHz +- 1KHz

    miroskop : a jakie dokładnie są te pszetworniki? bo wiesz pszetwornik piezo to ja mam np w telefonie zegarku itd :) ale one za małą moc mają :) jak masz jakieś konkretne to z checia odkupie do testów je od ciebie.

    BTW : szybki kontakt do mnie to gg: 1103407
    tel : 607 100 270

    Schemat zrobie po sesji - jak ktoś bardzo chce ( i mu sie spieszy ) moze wpaść udostępnie mu urządzenie i sam sobie może rozkręcic i schemat zrobić :)

    1
  • #22 31 Maj 2004 23:22
    łukasz_22
    Poziom 12  

    lakryminator
    Mysle ze nie wytszyma duzo wiencej bo nawet sporo sie grzeje ten pszetwornik . Moze sie spalić. Wyszły wanienki 35/ 60W tej samej firmy . Pewnie w srodku jest ten sam pszetwornik tylko wzmacniacz podrasowany ;]

    0
  • #23 31 Maj 2004 23:22
    łukasz_22
    Poziom 12  

    lakrymator
    przetwornik wklejony jest w to okrągłe wytłoczenie dna wanienki. no to teraz mniej wiencej wiesz jak pszetwornik ma sie do wymiarów baterii

    0
  • #24 01 Cze 2004 20:01
    lakrymator
    Poziom 16  

    No właśnie, teraz zajarzyłem jak trzeba.
    Pozdr.

    0
  • #25 01 Cze 2004 22:53
    _jta_
    Specjalista elektronik

    Przetwornik piezo można kupić u Piekarza za 1.5zł największy, jaki jest - jest to krążek
    z blachy o średnicy kilku cm (może z 5), na którym jest naklejony krążek piezo może
    ze 3cm średnicy, posrebrzony na powierzchni (tak, że można do niego przylutować
    przewód do podłączenia). Działa to tak, że pod wpływem napięcia całość się wygina
    (ten krążek piezo robi się wypukły lub wklęsły). Ma to ograniczone napięcie pracy -
    jak się da za duże, to nie uzyska się lepszych wyników (niestety nie pamiętam jakie
    jest to maksymalne - dziesiątki woltów, ale nie wiem czy 30, czy 90), i rezonanse na
    częstotliwościach akustycznych (pierwszy chyba około 2kHz). Impedancja dla prądu
    zmiennego mocno zależy od częstotliwości i dostojenia do rezonansu - w okolicach
    pierwszego rezonansu kilkaset omów przy szeregowym, z 10k przy równoległym.

    Na częstotliwościach akustycznych przy 10V drga tak, że można to wyczuć dotykiem.
    Bardzo możliwe, że można z tego łatwo zrobić fontannę ultradźwiękową - tylko może
    lepiej, żeby woda nie zetknęła się z piezoelektrykiem, bo może być rozpuszczalny.
    Działanie może mocno zależeć od zamocowania - konieczne dobre przyklejenie.
    Trzeba pamiętać, że fala poprzeczna (ultradźwiękowa) po takiej blasze ma długośc
    mniejszą od średnicy przetwornika - trzeba przemyśleć jaki ma być mod drgań.
    Ten przetwornik możesz pobudzać tylko w jeden sposób - wygięcie na całej
    powierzchni piezoelektryka, więc będzie wysyłał falę z grubsza prostopadle.
    Może mieć sens zrobienie dziury w wanience, i przylutowanie do brzegu dziury
    - chodzi o to, żeby blacha miała bezpośredni kontakt z ciecią w wanience.
    Można też myśleć o użyciu wielu przetworników (bądź co bądź są dość tanie),
    tylko wtedy trzeba się liczyć z interferencją fal - a może dać różne częstotliwości?

    Przypuszczam, że przekroczenie dopuszczalnej mocy może spowodować uszkodzenie
    przetwornika - może on pęknąć na skutek naprężeń, lub przebić się elektrycznie.

    Wkładka z gramofonu to oczywiście nie taka moc, i nie taki mod drgań - tam są
    drgania skrętne, na obrót igły, a w stereo jeszcze na ruch pionowy.

    Przypuszczam, że te 30W czy ile producent podaje, to moc doprowadzona do tego
    przetwornika (a że jego sprawność poza rezonansem będzie parę procent, i jak się
    uzyska moc ultradźwięków około 1W, to już będzie sukces, to już nie podaje).

    Magnetostrykcja na odpowiednich materiałach (terfenol) jest efektywniejsza od
    piezoelektryków, ale te materiały są drogie... ktoś już o to pytał, zobacz:
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/viewtopic.php?p=640827#640827

    Nie wiem jak z efektywnością magnetostrykcji na ferrycie - do spróbowania
    (do akustycznych ferryt się nie nadaje pierwszy rezonans pręta antenowego to
    chyba kilkanaście kiloherców, weź krótszy to będzie w ultradźwiękach; ale pręt,
    a nie kubek ze szczeliną, bo wtedy rezonans będzie raczej w akustycznych).
    Problemem jest uzyskanie dużych pół magnetycznych - może trzeba użyć rdzenia
    zamkniętego, tylko wtedy problem jakie będzie miał mody drgań. A może torus?
    Sensowne natężenia pola magnetycznego to 1-3kA/m, indukcja 300-400mT.

    Stosowanie cewki do przyciągania blachy wanienki nie ma sensu - prądy wirowe
    spowodują, że na dużych częstotliwościach elektromagnes nie będzie przyciągał.
    Z kuchenki mikrofalowej też nic się nie zrobi - za duże częstotliwości.

    A jak już rozebrałeś taką wanienkę ultrdźwiękową, to może zmierz napięcie?

    I jeszcze jedno - zdjęcie 38 do 41 (z tych, co je załadowałeś) nie pokazują się.

    0
  • #26 10 Cze 2004 01:49
    Syntony
    Poziom 18  

    Witam

    A tak wogóle to do czego sluzy ta wanienka ultradzwiekowa, bo tak o niej rozmyslacie a nikt nie napisal co to wlasciwie jest :D

    Pozdrawiam
    Syntony

    -1
  • #27 10 Cze 2004 22:12
    _jta_
    Specjalista elektronik

    łukasz_22, znalazłeś już przetwornik taki jaki Ci pasuje?

    te 100kHz z mierników to raczej są małej mocy, sugerowałbym taki krążek 5cm
    (tyle ma kółko z mosiądzu, w środku jest "piezo" o średnicy 3cm) jaki można kupić
    u Piekarza (ma pawilon na Warszawskiej Giełdzie Elektronicznej i na Wolumenie
    w Warszawie); grubość to ma chyba ciut ponad milimetr, tylko uwaga: nie ma
    wyciętego fragmentu, "piezo" ma posrebrzoną całą powierzchnię, jak potrzebny
    wyodrębniony fragment, to musisz to zrobić usuwając srebrzenie (i tak chyba
    zrobiono z tym, który jest na twoim zdjęciu, bo jak w fabryce przetworników robią
    wyodrębniony fragment, to ma inny kształt - kółeczko w środku i pasek do brzegu)

    jak nie znajdziemy innego sposobu, to mogę kupić parę sztuk i wysłać (jednego to
    szkoda wysyłać - kosztuje 1.5, a list polecony ponad 3zl - a może wysłać zwykłym?)

    0
  • #28 12 Cze 2004 00:46
    łukasz_22
    Poziom 12  

    Syntony

    Kilka wiadomości wyżej jest cały artykuł wklejony ....


    _jta_

    Nadal nie mam przetworników piezo i poszukuje czegoś o mocy 50 - 100W i częstotliwości rezonansowej 30 -50 KHz. Nie wiem ale myśle ze te o których ty mówisz to zwykłe piezo głośnikowe są i nie nadadzą się.

    0
  • #29 13 Cze 2004 22:40
    _jta_
    Specjalista elektronik

    łukasz_22 napisał:

    _jta_
    Nadal nie mam przetworników piezo i poszukuje czegoś o mocy 50 - 100W i częstotliwości rezonansowej 30 -50 KHz.
    Nie wiem ale myśle ze te o których ty mówisz to zwykłe piezo głośnikowe są i nie nadadzą się.


    Prawdopodobnie takie parametry (ale obawiam się, że nieco mniejszą moc - 20-30W)
    mają przetworniki piezo stosowane w zapalniczkach do gazu - takich działających na
    zasadzie uderzania w przetwornik; tylko że one działają przy napięciach około 8kV (tyle
    podawał CERAD), a z takimi napięciami przy 50kHz to już mogą być duże trudności.

    Natomiast mam podejrzenie, że te stosowane w wanienkach ultradźwiękowych to są
    takie same, jakie można kupić w sklepie Piekarza - żeby na nich uzyskać ze 100V
    napięcia zmiennego (tyle powinny wytrzymać) przy 50kHz to trzeba z 50W mocy.

    Może - skoro już masz wanienkę z takim przetwornikiem - spróbuj pomierzyć, jakie
    napięcie zmienne się do niego przykłada, jaki prąd płynie, jakie ma rezonanse...

    0
  • #30 14 Cze 2004 08:51
    Henry(k)
    Poziom 30  

    _jta_ napisał:
    ... nie ma wyciętego fragmentu, "piezo" ma posrebrzoną całą powierzchnię, jak potrzebny wyodrębniony fragment, to musisz to zrobić usuwając srebrzenie (i tak chyba zrobiono z tym, który jest na twoim zdjęciu, bo jak w fabryce przetworników robią wyodrębniony fragment, to ma inny kształt - kółeczko w środku i pasek do brzegu)


    Nie konieczne, robią albo kółko w kółku albo tak jak na zdjęciu. Zupełnie nie ma sensu drapać ze zwykłego piezo dwóch obszarów. Nic to nie da (sprawdzone). Fizycznie jest to piezo z dwoma warstwami piezoelementu a nie jedną. Jeżeli macie zwykłe piezo należy zmodyfikować układ sterowania tego piezo. Teraz pewnie jest transformator z dwoma uzwojeniami.

    Edit: zresztą wystarczy w google wpisać 'piezo'
    http://www.americanpiezo.com/products_services/disc_benders.html
    http://www.piezo-kinetics.com/forms_and_methods.htm
    http://www.piezo.com/en-us/pg_78.html (tu jest fajny PDF)
    i tak dalej

    0