Зміст
ультразвук доплер кровотік вібрація
1. Фізичні основи дії ультразвукових хвиль на речовину. Низькочастотний і високочастотний ультразвук
2. Фізичні основи застосування ультразвукових хвиль у медицині Ультразвукова діагностика. Хірургічне та терапевтичне застосування ультразвуку
3. Ефект Доплера та його застосування для неінвазивного вимірювання швидкості кровотоку
4. Інфразвук, особливості його поширення. Фізичні основи дії інфразвуку на біологічні системи
5. Вібрації, їх фізичні характеристики
Список використаних джерел
В
1. Фізичні основи дії ультразвукових хвиль на речовину. Низькочастотний і високочастотний ультразвук
Ультразвуком називають пружні механічні коливання і хвилі, частота яких перевищує 20 кГц, поширюються у формі поздовжніх хвиль у різних середовищах. Верхньою межею УЗ частот вважають 106 - 107 кГц. Ця межа визначається межмолекулярними відстанями і тому залежить, від агрегатного стану речовини, в якому поширюється УЗ хвиля.
Джерела і приймачі акустичних коливань і ультразвуку (рис. 1).
Ультразвук виходить з допомогою апаратів, заснованих на використанні явищ магнитострикции (при низьких частотах) або зворотного п'єзоелектричного ефекту (при високих). Магнітострикція полягає у зміні довжини (подовження і укорочення) феромагнітного стрижня, вміщеного в високочастотне магнітне поле, з частотою зміни напрямку поля. <В
Рис. 1 - Магнітострикційний випромінювач УЗ: 1 - хвилевід, 2 - концентратор звукової хвилі, 3 - сердечник, 4 - Обмотка магнітострикційного перетворювача, 5 - дроти до генератора електричних коливань
Зворотний п'єзоелектричний ефект полягає в зміні розміру (подовження і вкорочення) кристалічної пластинки (кварц, сегнетова сіль, титанат барію) під дією високочастотного електричного поля (до 3 мГц).
В
Рис. 2 - П'єзоелектричний випромінювач УЗ
В
Електромагнітні випромінювачі - отримання коливань рухомої механічною системою під дією електромагніту, порушуваного змінним струмом 10 Вё 200Гц - 1 Вё 2кГц (рис. 2).
Електродинамічні випромінювачі - взаємодія магнітних полів нерухомого постійного магніту і звукової котушки (або стрижня), що живиться змінним струмом (50 - 5000 Гц).
Існують також і аеро- і гідродинамічні випромінювачі низькочастотного ультразвуку.
Приймачі УЗ - електроакустичні перетворювачі. До них відносяться в першу чергу п'єзоелектричні перетворювачі, магнитострикционні, напівпровідникові та пьезополупроводніковие, електростатичні приймачі та електродинамічні.
Термічні приймачі - для вимірювання інтенсивності УЗ.
Коливання розмірів тіла, посилені шляхом використання явища резонансу (тобто коли частота прикладеної змінної напруги збігається з власною частотою коливань пластинки), викликають у навколишньому тіло рідкому або газоподібному середовищі поздовжню пружну УЗ хвилю.
УЗ хвиля, як і звукова, складається з чергуються ділянок згущення і розрідження частинок середовища. Швидкості поширення звукових та УЗ хвиль приблизно однакові. Довжина УЗ хвиль значно менше довжини звукових хвиль. У зв'язку з цим УЗ хвилі від плоского джерела поширюються спрямованим потоком (УЗ промінь) і легко фокусуються. УЗ хвиля має значно більшу інтенсивність, ніж звукова. Вона може досягати декілька ват на квадратний сантиметр, а при фокусуванні хвилі в невеликому обсязі середовища - сотень і тисяч Вт/см 3 . Якщо I = 10 Вт/см 3 , то це в 10000 разів більше сили звуку в повітрі від великого оркестру при його максимальному звучанні (10 -3 Вт/см 2 ).
Залежно від частоти прийнято ділити ультразвук на 3 діапазони: низькою (1.5.104 - 105 Гц), середньої (105 - 107 Гц) і високої (107 - 109 Гц) частоти. p> Біологічна дія ультразвуку в чому визначається частотою ультразвукової хвилі, а тому розрізняється для низькочастотних і високочастотних ультразвукових коливань. p> При поширенні ультразвукових коливань в середовищі їх інтенсивність слабшає (для багатьох середовищ обернено пропорційно квадрату відстані від джерела). Втрата енергії відбувається внаслідок поглинання ультразвукових коливань середовищем, яке залежить від в'язкості і теплопровідності середовища. УЗ хвилі особливо високої частоти, порядку сотень кілогерц, сильно поглинаються повітрям, а також відбиваються від поверхні розділу твердої або рідкої середовища і газу. Тому контакт між джерелом УЗ і опромінюється середовищем не повинен містити повітряної прошарку. З біологічних середовищ найменше поглинання ультразвукових хвиль характерно для жирових тканин. У м'язової тканини поглинання ультразвуку вдвічі вище, а в сірій речовині мозку - в 2 рази більше, ніж у білому. Поглинання ультразвуку т...
