Liceul de Poşta şi Telecomunicaţii Cluj-Napoca

Str. Moţilor, Nr. 78 - 80, Tel/Fax: 0264 -194.995

¨  PAULA     BOLBOACà 

¨  ANCA        BORZA           

¨  MONICA   FILIP               

¨  OANA        MURESAN      

¨  ALIN           STOICA  

               ULTRASUNETELE

1.                   ULTRASUNETELE. PRODUCEREA ULTRASUNETELOR

-          Generatorul  piezoelectric

-         Generatorul  magnetostrictiv

                            2.   PROPRIETATILE SI APLICATIILE ULTRASUNETELOR

-         Proprietatile ultrasunetelor

-         Efectele produse de ultrasunete

-         Aplicatiile ultrasunetelor

2.      INTERACTIUNEA ULTRASINETELOR CU MATERIA

-Mecanisme de interactine

-Operatii tehnologice efectuate sub actiunea ultrasunetelor

3.      CONCENTRATRI SI AMPLIFICATORI DE ENERGIE ACUSTICA

           -Reflectori acustici

           -Lentile acustice

5. TERAPIA CU ULTRASUNETE

-          Utilizarile ultrasunetelor in scopuri teraprutice

                                    6. GLOSAR

                         G. CRISTEA – “ ELEMENTE FUNDAMENTALE DE FIZICA” – EDITURA

                                                           DACIA   - 1980

                          ELENA DIMITRIU, POMPILIU NICOLAU, VITALIETEODOR

-         “ ULTRASUNETELE- POSIBILITATI DE UTILIZARE IN INDUSTRIA ALIMENTARA SI BIOLOGIE” – EDITURA TEHNICA 1989

M. SCHEFFEL, P. STIUCA

                   -  “ DISPOZITIVE CU ULTRASUNETE” – EDITURA CERES 1990

                          IOAN P. , PLONSKI I.

-         “APLICATIUNI PRACTICE ALE ULTRASUETELOR”

- EDITURA  BUCURRESTI - 1944                                  

                    ULTRASUNETELE. PRODUCEREA ULTRASUNETELOR

     Ultrasunetele sunt vibratii elastice care au frecventa mai mare decat frecventa maxima a oscilatiilor care produc senzatia auditiva. Domeniul de frecventain care avem ultrasunetele este intre 20 kHz si 10 000 000 kHz.

 Importanta ultrasunetelor si a producerii lor a crescut in ultimul timp datorita unor largi aplicatii ale acestora.

  Pentru producerea ultrasunetelor cel mai des se utilizeaza cel ami des generatoare elecromecanice care functioneaza pe baza fenomenelor de piezoelectricitate si magnetostrictiune.  

                  GENERATORUL PIEZOELECTRIC.

         Functionarea acestui generator se bazeaza pe proprietatea unui cristal de cuart de a se deforma in camp electric.

                 GENERATORUL MAGNETOSTRICTIV.

      Functionarea acestui generator se bazeaza pe aceea ca unele substante feromagnetice la magnetizare isi schimba dimensiunile. Daca aceste substante se dispun intr-un camp magnetic variabil, ele vor incepe sa oscileze. In acest caz ele pot deveni surse de ultrasunete.

     In ambele cazuri de generare ale ultrasunetelor, este necesar ca dimensiunile placutelor oscilante sa fie astfel alese incat frecventa lor proprie sa coincida cu frecventa de excitatie (frecventa campului electric respectiv magnetic) . Deci aceste generatoare lucreaza in regim de rezonanta.

              PROPRIETATILE SI APLICATIILE  ULTRASUNETELOR.

     Proprietatile ultrasunetelor:

¨        nu sunt percepute de organul auditiv al omului;

¨         se pot obtine si sub forma unor fascicule inguste;

¨        transporta o cantitate insemnata de energie;

¨        ele sunt puternic absorbite de substante in stare gazoasa.

Efectele produse de ultrasunete:

¨       pot provoca incalziri locale

¨       duc la omogenizarea unor sisteme dispersate cum ar fi: solutii coloidale, emulsii etc.;

¨       pot distruge starea de omogenitate a unor astfel de sisteme;

¨       pot accelera si chiar provoca unele reactii chimice;

¨       pot favoriza procesele de polimerizare si invers

¨       produc fenomenul de cavitatie, care consta in aparitia unor goluri in fluide in miscare;

¨       provoaca perturbatii mecanice in interiorul celulelor vii, care pot duce pana la distrugerea microorganismelor.

 Aplicatiile ultrasunetelor:

¨       pe baza fenomenului de cavitatie se pot curati piese metalice, cazane, se pot perfora sau taia metale;

¨       avand in vedera ca ultrasunetele pot distruge microorganisme, ele se utilizeaza la prepararea serurilor si vaccinurilor, la sterilizarea si conservarea alimentelor;

¨       datorita incalzirii locale pe care o produc cand acd pe tesuturile organismului, ele se pot folosi pentru tratamentul unor nevralgii. Etc...

INTERACTIUNEA ULTRASUNETELOR CU MATERIA

       Mecanisme de interactiune:

      La trecerea undelor ultrasonore printr-un mediu sint posibile trei mecanisme de    interactiune: 

-         mecanismul termic

-         cavitatia

-         mecanismul de stress

        Mecanismul termic: Cand ultrasunetele interactioneaza cu materia, o parte din energia fasciculului poate fi absorbita de mediu si transformata in caldura. Cantitatea de caldura generata pe unitatea de volum a mediului este proportionala cu intensitatea acustica si cu coeficientul de absorbtie si invers proportoala cu densitatea mediului si cu caldura lui specifica. Se apreciaza ca dupa o crestere initiala, temperatura va tinde catre o valoare de echilibru.   

               Un corp mic supus uniform ultrasunetelorva suferi o crestere mica dar rapida, in timp ce un corp mare, expus uniform unui camp ultradonor de aceeasi intensitate va atinge o temperatura finala mai inalta, dar intr-un interval de timp mai mare.

  Caviatia: prin actiunea mecanica, chimica si termica se pot produce intr-un mediu lichid bule (cavitati) cu sau fara continut de gaze sau vapori. Producerea acestor cavitati si efectul pe care acestea il au asupra mediului in care sunt produse poarta denumirea de cavitatie.

     Caviatia poate fi stabila sau temporara. Spre deosebire de cavitatia stabila, cavitatia temporara este mai violenta si apare la niveluri ale intensitatii ultrasonore mai mari.

     Cavitatia este puternic distructiva pentru organismele vii , datorita efectelor chimice, mecanice si termicegenerate in tipmpul exploziei cavitationale.

   Mecanismul de stress: in sisteme eterogene supuse actiunii campului ultrasonor par forte rezultate sau stress-uri, clasificate  astfel:

-          forte ascensionale , care sunt oscilatorii

-          forte de radiatie sau de deplasare

-          forte de variatie a vascizitatii

           Operatii tehnologice efectuate sub actiunea ultrasunetelor:

    -dispersia este procesul fizicde raspandire a particulelor unei substante printre particulele altei substante

-          curatirea cu ultrasunete este mult utilizata datorita calitarii operatiei efectuate, a timpului scurt de lucru, a diversitatii materialelor ce pot fi supuse acestei operstii

-          sedimentarea particulelor principiul care sta la baza sedimentarii particulelor fine, solide sau lichide il constituie aglomerarea acestora in zona nodurilor unui camp stationar produs de propagarae ultrasunetelor

-          filtrarea reprezinta operatia de separare a unei substante solide dintr-un lichid ,prin intermediul unui filtru

-          emulsionarea se bazeaaz pe dispersarea particulelor unui lichid in altul in care miscibil sau a unei substante solide intr-un lichid in care nu se dizolva

-          extractia este operatia de separare a uneia sau mai multe substantedintr-un amestec

-          uscarea este procesul de eliminare a apei dintr-un material

-          cristalizarea se bazeaza pe diferenta de solubilitate a componentelorunui amestec unui amestec

           CONCENTRATORI SI AMPLIFICATORI DE ENERGIE ACUSTCA

REFLECTORI ACUSTICI

             Un reflector acustic este  analog uneioglinzi optice concentratoare de raze luminoase. In   

     practica se folosesc reflectori sferici, daca unghiul de deschidere este mic, sau reflectatori

     parabolici.

        Reflectorul parabolic consta dintr-o suprafata perfect lucioasa, de deschidere a, facand parte

   dintr-un parabolid de rotatie. Un traductor T. avand suprafata de radiatie mare in comparatie

     cu lungimea de unda produce un fascicul de unde plane.

                          LENTILE ACUSTICE

Ca forma aceste lentile seamana cu cele  optice. Cele mai uzuale in practica sunt cele plan convexe si plan concave.

 Distanta focala a lentilelor plan convexe sau plan concave a caror fata plana este oroentata spre sursa se determina folosind relatia.

Pentru realizarea lentilelor acustice, alegerea unui material la care viteza de propagare a ultrasunetelor sa fie cat mai mare fata de viteza de propagare a ultrasunetelor in mediul inconjurator. Totaodata , pentru reducerea la minim a pierderilor de energie acustica ce apara la transversarea lentilei de catre unde este necesar ca impedantele acustice specifice ale celor doua medii sa fie cat mai apropiate.

   Pentru raelizarea ambelor cerinte este necesar raportul densitatilor celor doua medii sa fie cat mai aproape de valoare inversului rapoartelor vitezelor ultrasunetelor din mediile respective.

TERAPIA CU ULTRASUNETE

    Utilizarea ultrasunetelor in terapie se bazeaza pe efectele benefice pe care acestea le au asupra organismului uman si animal. Experientele efectuate pe animale au aratat ca, in urma expunerii la ultrasunete, se produce cresterea temperaturii materialului biologic tratat, prices dependent de coeficientul de absorbtie: in oase si in tesutul  nervos, cresterea de temperatura este mai pronuntata decat in tesutul adipos si cel muscular.

    Incalzirea selectiva a zonelor expuse la ultrasunete determina urmatoarele efecte: cresterea capacitatii de dilatare a tesutului colaginos, scaderea rigiditatii articulatiilor, cresterea pragului de durere a nervilor periferici si a terminatiilor nervoase, stimularea mecanismului de aparare a corpului prin cresterea moderata a fluxului sangvin..

      In urma terapiei cu ultrasuneteextensibilitatea tendoanelor creste de 5-6 ori. Daca dupa aplicarea ultrasunetelor se fac exercitii fizice, potrivit alese, creste mobilitatea articulatiilor.

      Folosire ultrasunetelor in scopuri terapeutice vizeaza mai ales afectiunile inflamatorii si degenerative ale articulatiilor, ale coloanei vertebrale si ale musculaturii, afecctiunile neurologice, traumatice si ale organelor interne. (tab. 3.2)

 Utilizarile ultrazunetelor in scopuri terapeutice                                   tab. 3.2

                GLOSAR

      Amplitudinea A este diferenta dintre  poziia medie a unei particule din mediu si pozitia ei la un moment dat din timpul t. Pentru vibratii libere amplitudinea variaza sinusoidal cu timpul:

                  A = A0 cosw t              unde:

                                            A0 este amplitudinea initiala;

                                            w - frecventa unghiulara (w = 2p/T) exprimata in

                                                  radiani pe secunda

     Atenuarea reprezinta pierderea treptata a energiei acustice la trecerea unei unde acustice printr-un mediu.

     Camp ultrasonor  este regiunea mediului elastic care se gaseste in stare de vibratie, fiind sediul unor unde ultrasonore.

      Energia totala a vibratiilor uneu unitati de volum, a unui sistem E, este proportionala cu densitatea, cu frecventa unghiulara w sicu amplitudinea vibratiilor A:

                         E = 1/2rw²        A²  = 2pr·f²A²

      Factor de reflexie acustica R este raportul dintre presiunea acustica a undei reflectate si presiunea acustica undei incidente.

      Factorul de transmisie acustica este raportul dintre presiunea acustica a undei transmise si presiunea acustica a undei transmise si presiunea acustica a undei incidente.

       Frecventa f este numarul de oscilatii complete efectuate intr-o secunda. Unitatea de masura este Hertz ( Hz ).

      Independenta acustica caracteristica a unui mediu este produsul dintre densitatea lui si viteza sunetului in acel mediu.

       Lungimea de unda l este distanta dintre puncte consecutive de maxim  de compresiune sau de rarefiere.

    Perioada T reprezinta timpul, in secunde, necesar pentru efectuarea unei oscilatii ( vibratii ) complete:

                                      T = 1/f .

    Puterea acustica P  este energia acustica totala radiata in unitatea de timp si se masoara in wati ( W ).

    Rezonanta este fenomenul care apare atunci cand frecventa ultrasunetelor coincide cu frecventa proprie a vibratiilor moleculei, amplitudinea vibratiilor marindu-se.

Websiteul a fost realizat pentru a fi vizualizat cu Microsoft® IE la o rezolutie a ecranului de 1024*768 pixeli, cu o profunzime a culorii de 16 biti.