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研究室で超音波をどのように生成できるかを説明しますか?

超音波、人間の聴覚範囲(通常は20 kHzを超える)を超える周波数を持つ音波は、さまざまな方法を使用して実験室で生成できます。いくつかの一般的な手法は次のとおりです。

1。圧電効果:

* 原則: これは最も一般的な方法です。石英、セラミック、ロシェルの塩などの特定の材料は、圧電効果を示します。つまり、電界が適用されると変形し、その逆も同様です。

* 手順: 圧電トランスデューサーは、圧電材料に電極を取り付けることにより構築されます。電極に交互の電圧が適用されると、材料が拡張し、電圧の周波数で契約します。この機械的振動は、超音波を生み出します。

* 利点: 高効率、正確な周波数制御、広範囲の周波数が達成可能です。

* 短所: 出力が限られているため、効率的なエネルギー移動のために慎重なインピーダンスマッチングが必要です。

2。磁気測定:

* 原則: ニッケルや鉄などの特定の強磁性材料は、磁場にさらされると寸法を変化させます。この特性は磁気測定と呼ばれます。

* 手順: コイルは、磁気式材料の周りに巻かれています。交互の電流がコイルを通って流れると、さまざまな磁場が生成され、材料が振動します。これらの振動は、超音波を生成します。

* 利点: 高出力の超音波波を生成できます。

* 短所: 圧電トランスデューサーと比較して周波数範囲が低いため、高電流が必要です。

3。 電磁発振器:

* 原則: 高周波電磁場を使用して、共鳴システムを励起し、超音波波を生成します。

* 手順: 通常、ガスで満たされた共振空洞は、電磁発振器に励起されます。空洞の共振周波数は、超音波の周波数を決定します。

* 利点: 高頻度と出力。

* 短所: 共鳴空洞、複雑なセットアップの正確な調整が必要です。

4。 レーザー超音波:

* 原則: パルスレーザービームは、材料表面に局所的な加熱と膨張を生成し、一時的な応力波を生成できます。

* 手順: レーザー光の短いパルスは、材料に焦点を合わせています。急速な加熱により、局所的な膨張が発生し、これは超音波波として伝播します。

* 利点: 非接触、高度に焦点を絞った制御された励起。

* 短所: 特殊なレーザー機器、限られた出力が必要です。

5。 超音波処理:

* 原則: 超音波は直接生成されていませんが、超音波はさまざまな用途に超音波エネルギーを利用する一般的な手法です。

* 手順: 高周波音波が生成され、液体培地を介して送信されます。強い音響エネルギーは、エネルギーを崩壊させて放出するキャビテーションの泡を生み出し、物理的および化学的変化を引き起こします。

* 利点: 化学、生物学、材料科学など、さまざまな分野で広く使用されています。

* 短所: アプリケーションに応じて破壊的である可能性があります。

メソッドの選択は、目的の周波数範囲、出力、アプリケーション、および利用可能なリソースに依存します。

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