Применение ультразвука в технике

Говоря о ультразвуке обычно подразумевают звуковые колебания высокой частоты величина которых лежит в пределах от 20 КГц и до 1 ГГц. Так же к ультразвуку можно приписать не только распространения в пространстве продольных волн, но так же и распространения колебаний изгиба и сдвига, то есть поперечных и поверхностных колебаний, частота которых составляет более 20 КГц. До настоящего времени было возможным создавать ультразвуки частотой до 106 КГц, с помощью различных инструментов. А это значит, что область ультразвука охватывает приблизительно 16 октав. В зависимости от длины волныультразвук может распространяться по воздуху, в жидкостях, и в твердых телах. Скорость ультразвука в воздухе составляет около 330 м/с при длине волны от 1,6 и до 0,3*10-4 см. В твердых телах скорость распространения 2000 м/с при длине волны от 20 и до 4-10-4 см. В жидкостях же скорость ультразвуковой волны около 1200 м/с при длине волны от 6 и до 1,2-10-4 см. Благодаря малой длине волны было достигнуто их широкое применение. 
Все существующие законы акустики действуют и для ультразвуковых колебаний, только с некоторыми особенностями. Что их отличает от других звуковых диапазонов так это возможность применения к ним оптических методов, что позволяет изменить разных постоянных констант материалов. Другими словами многократно увеличить параметры материалов. При столь малой длине волн, ультразвук может отлично фокусироваться и направленное линейное воздействие, поэтому можно говорить об ультразвуках как о световых лучах и строить ультразвуковые системы с использование того же математического аппарата что и в системах оптических волн. 
Получение больших частотных колебаний в ультразвуке, получается, достичь весьма легко без особых усилий. По этой причине ультразвук стал применяться в медицине и технике на протяжении последних 20-ти лет. Значение ультразвука, каким оно было раннее вышло далеко за пределы физики. Ультразвук находит широкое применение не только в медицине и технике, но так же и в химии, и металлообработке. Основная сложность широкого применения в техника ультразвука это создание относительно недорогих и мощных генераторов ультразвуковых частот, что на данный момент технически невозможно. За последние годы было проведено много опытов, которые дали весьма многообещающие результаты. Но точно можно сказать только то, что ультразвук вошел в как средство использования в технику, науку и медицину на долгие годы. 
Если говорить о практическом применении ультразвука в технике, то на ум приходит бурение сверхпрочных горных пород, которые не пробурить даже титаном. В таких бурах можно распространять ультразвуковые колебания. Таким образом, происходит бурение и одновременные создание колебаний бура благодаря нанесению высокочастотных ударов по буру, которые имеют направленное воздействие в сторону бурения породы.. Так используется ультразвук для ультразвуковой гравировки, для этого используется генератор ультразвуковых колебаний подаваемых по кабелю к пьезо элементу который преобразует электрический импульс в механическое действие который в свою очередь передает волны через волновод к инструменту нанесения гравировки. К примеру, такие устройства могут быть использованы для резки, метала или дерева, а так же для их художественной обработки. 
Таким образом, ультразвук в технике используется в основном для усиления бурильных и режущих свойств. Ведь такое усиление многократно повышает эффективность физического воздействия на объект.