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超聲定義

超聲波是指頻率高于人耳聽覺上限的聲波。一般來說,正常人聽覺的頻率上限在16-20KHZ之間,隨年齡、健康狀況等有所不同。值得注意的是,人們習慣上常把以工程應用為目的,而不是以聽覺為目的的某些可聽聲帶的應用亦列入超聲技術的研究范圍,因此,在實際應用中,有些超聲技術使用的頻率可能在16KHZ以下,而超聲波頻率的上限是1014 HZ,整個頻率范圍是相當寬廣的,如圖1-1所示。

超聲波是聲波的一部分,因此他遵循聲波傳播的基本規律。但超聲設備的幾何尺寸可以較小;超聲波傳播的過程中,介質質點振動的加速度非常大;在液體介質中,當超聲波的強度達到一定值后便產生空化現象,等等。正是這些特點,決定了超聲波具有與可聽聲不同的、領域相當廣闊的各種用途。

◆ 超聲清洗

超聲清洗是把被清洗對象放入清洗液中,同時在清洗液中導入超聲而實現的清洗的工藝流程。

在超聲清洗中,發射器將電源所提供的電能的電能轉變為超聲機械振動,并將此振動傳到清洗液中。當液體中有聲波傳播時,會產生空化現象,空化核在周圍產生上千個大氣壓,破壞不溶性污物而使他們分散于清洗液中。蒸汽型空化對污層的直接反復沖擊,一方面破壞污物與清洗件表面的吸附,另一方面也會引起污物層的破壞而脫離。氣體型氣泡的振動能對固體表面進行撩洗,污層一旦有縫可鉆,氣泡還能“鉆入”裂縫中作振動,使污層脫落。由于超聲空化作用,兩種液體在界面迅速分散而乳化,當固體粒子被油污裹著而粘附在清洗件表面時,油被乳化,固體粒子即脫離。

當超聲在清洗液中傳播時,會產生空化、輻射壓、升流等物理效應,這些效應對污物有機械剝落作用,同時能促進清洗液與污物的化學反應,其中空化效應在超聲清洗中起主要作用。

超聲產生的物理效應在清洗過程中的作用如下所示。

由上述超聲清洗原理可知,超聲清洗尤其顯著地特點,凡是液體浸到、空化產生的地方都有清洗作用,不受清洗件表面復雜形狀的限制,如精密零部件表面的空穴、凹槽、狹縫和深孔、微孔都能得到清洗,而這些部位用一般清洗方法是不能清洗干凈的;在某些場合可以用水劑代替油或有機溶劑進行清洗,或降低酸或堿的濃度,減少環境污染;易于實現遙控或自動化等。所以,超聲清洗能提高清洗速度、清洗質量、疆獨勞動強度,可減少人們直接接觸有害清洗液。鑒于以上優點,這項技術在工業上已得到廣泛應用,并在不斷發展。

◆ 超聲滅菌

超聲滅菌的研究已延續了半個多世紀,其中包括超聲對傷寒桿菌、葡萄球菌、部分鏈球及大腸桿菌等殺傷的研究。研究表明,超聲對細菌的殺傷作用不僅與超聲強度、頻率、作用時間有關、還與細菌懸浮液的濃度有關。利用超聲餐具清洗機,清洗餐具上細菌及大腸桿菌的情況見下表。

 

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