昆山超聲儀器有限公司帶大家簡要的了解下超聲波技術的工作原理,供大家參考。
1. 超聲波技術工作原理
自1928年美國普林斯頓大學化學實驗室的科技人員首次發(fā)現超聲波有加速化學反應的作用以來,超聲波技術發(fā)展尤為迅速。20世紀80年代,超聲波技術作為一種聲學和化學交叉的新興技術,隨著超聲波設備的不斷改進和完善,使其在食品、醫(yī)藥、軍事、工業(yè)、日化等諸多領域有了更廣泛的應用。超聲波是指頻率大于20kHz的聲波,因其超出了人耳的聽力上限,故稱之為超聲波,按照功率、頻率的大小分為高功率低頻超聲波(20~100kHz)和低功率高頻超聲波100kHz~10 MHz),前者在食品加工中有廣泛的應用,如冷凍、干燥、改性、滅菌、乳化等;后者可用于食品中理化性質的測定。超聲波屬于機械波的一種,在傳播過程中與介質相互作用,使介質的物理性質、狀態(tài)、生物特性發(fā)生改變或加快上述過程,從而達到對物質的改性、乳化、冷凍、干燥等目的。在此過程中會發(fā)生一系列效應,將這些效應歸結為熱作用、機械作用、空化作用。
1.1 熱作用
超聲波在介質傳播的過程中,由于機械震蕩使超聲波的能量被介質所吸收,導致介質的整體溫度和周圍邊界局部溫度上升。這種升溫能達到其他加熱方式的同等效果,超聲波強度越大,熱作用越強。
1.2 機械作用
超聲波是機械能量的傳遞形式,會產生線性的交變振動作用,加速質量的傳遞作用。振動速度、原點位移、加速度以及聲壓參數可以表現超聲效應。機械作用有助于物質的破碎、凝聚、切割等。
1.3 空化作用
超聲波在液態(tài)介質中傳播時,存在一個正負壓強的交變周期,對介質分子產生交替的壓縮和拉伸作用。當聲波足夠大時,液體介質受到強烈的正負壓強而形成空穴或氣泡。隨著超聲波的傳播,有些氣泡會重新溶解于液體介質;有些則在拉伸和壓縮作用下迅速生長,達到臨界半徑后發(fā)生潰陷、破裂,氣泡內會出現高壓高溫,附近的流體中也形成局部強烈的激波。因此可以產生一系列的次級效應,如乳化作用、分散作用、化學效應等。在流體中應用的超聲波技術,絕大多數都是利用超聲波的空化作用。