超音波&マグネット

超音波技術

超音波 (ultrasonic wave) :

20kHz以上の振動数を持つ音波を超音波といい、人間が聞けない領域の周波数です。

超低音波(〜20Hz)、可聴音波(20Hz〜20kHz)、超音波(20kHz〜1GHz)

超音波強度

周波数が高いほど小さな振幅(A)でも高い強度(I)が得られ、かなり大きな加速度(α)が発生します。

超音波の主な特性

1) 高指向性 : 周波数が高いほど、音波の直進性に優れています。

2) 反射と透過 : 媒体間の音響インピーダンス(Z)の差が大きいほど境界面で超音波の反射が大きく発生し、逆に音響インピーダンスの差が小さいほど超音波の透過率は増加します。

Materials ρ (kg/m3) c (m/s) Z (106kg/m2s)
エア 1.3 330 0.00043
water 1000 1500 1.5
copper 7700 5850 45
rubber 950 1500 1.5

3) 音響整合層 : 音響インピーダンスが異なる媒体間の超音波の透過率を増加させるために挿入するマッチング層

- 媒体1、2の間に接合層Mを挿入して透過率を増加させるために

ア)。 1-M、M-2媒体間の反射率(r)を同じにすることができる音響インピーダンスZMを持つ整合材料設定

私)。 1-M、M-2媒体間の反射率(r)を同じにすることができる音響インピーダンスZMを持つ整合材料設定

4) キャビテーション (Cavitation) :

- 超音波により液体が加速されて圧力が低くなる部分が発生し、気泡が形成される現象

- 超音波の連続的な加圧、減圧によって気泡は収縮、膨張を繰り返し成長し、臨界点に達して爆発します。

気泡の大きさ 破壊時間 発生温度 発生圧力
数μm〜数百μm 数㎲ 5000 K 1000 MPa

超音波応用

超音波は、媒体を通過、反射、またはエネルギーを集中させるなどの応用を通じて様々な分野で使用されており、産業用、医療用、軍事用に分類されます。