STRUKE:

ultrazvuk

ilustracija
ULTRAZVUK, kamenci u žučnom mjehuru
ilustracija1ilustracija2

ultrazvuk, zvučni valovi kojima je frekvencija veća od gornje granice osjetljivosti čovječjeg uha, tj. veća od približno 20 000 Hz. Kada je frekvencija zvučnog vala veća od 109 Hz, govori se o hiperzvuku. Valne duljine ultrazvučnih valova u zraku iznose do 0,5 μm, a u tekućinama i čvrstim tijelima veće su oko 4 do 12 puta, zbog veće brzine širenja ultrazvuka. U prirodi se ultrazvuk pojavljuje uz zvučne valove, a umjetno se može proizvesti ultrazvučnim generatorima, odnosno pretvaračima drugih oblika energije u energiju ultrazvučnih valova.

Piezoelektrični pretvarač koristi obrnuti piezoelektrični efekt (Lippmannov efekt), tj. deformacije nekih kristala i keramičkih masa u električnom polju. Ako se stave u izmjenično električno polje određene frekvencije, krajevi kristala i keramike mogu generirati ultrazvuk određene frekvencije.

Magnetostrikcijski pretvarač radi na načelu magnetostrikcije, tj. promjene duljine tijela od feromagnetičnoga materijala u magnetskom polju. U izmjeničnom magnetskom polju šipka od feromagnetičnoga materijala (najčešće nikla i nekih njegovih slitina) na svojim krajevima generira ultrazvuk.

Elektrostrikcijski pretvarač koristi pojavu elektrostrikcije, tj. promjenu duljine tijela načinjenog od dielektrika u električnom polju.

Mehanički pretvarač u osnovi je zviždaljka ili sirena koja stvara zvučne valove u ultrazvučnom području. Najpoznatija je tzv. nečujna zviždaljka, koja se koristi u obuci pasa, koji čuju više tonove od ljudi, te uređaji za tjeranje ptica na principu ultrazvučnih sirena.

Elektrostatički i elektrodinamički pretvarači pobuđuju titranje pomične kondenzatorske ploče ili pokretnoga vodiča vrtložnim strujama u električnom ili magnetskom polju, što rezultira nastankom ultrazvuka. Ti se pretvarači ponajviše koriste u obrnutom režimu za prijam (registraciju) ultrazvuka (slično mikrofonu), pri čem titranje kondenzatorske ploče ili vodiča izazvano ultrazvukom izaziva pojavu električne struje, koja se registrira.

Ultrazvučno testiranje materijala najvažnija je tehničkih primjena ultrazvuka. Rabi se za detekciju mikropukotina u krutim objektima (npr. stijenke velikih spremnika pod tlakom, glomazni rotirajući elementi), za provjeru kvalitete (prije ugradnje objekta) ili ustanovljenje stanja (dotrajalosti). Testiranje se osniva na mjerenju vremena prolaska ultrazvučnoga signala kroz uzorak: ako je npr. obloga spremnika homogena, signal će se reflektirati tek na unutrašnjoj granici stijenke, a ako postoje nehomogenosti, refleksija će se pojaviti ranije. Metoda je osobito prikladna za ispitivanje glomaznih komada i objekata složene konstrukcije, gdje nije moguće primijeniti snimanje rendgenskim zrakama. (→ defektoskopija)

U praktičnoj medicini ultrazvuk se primjenjuje u liječenju različitih reumatskih bolesti (ultrasonoterapija), u dijagnostici, osobito u opstetriciji (razvoj zametka, mnogostruka trudnoća, promjene placente i dr.) i u kardiologiji. Svojstva nekoga tkiva mogu se utvrditi na temelju brzine kojom se ultrazvuk širi u tkivu. Otpor što ga širenju ultrazvuka pružaju tkiva može se pretvaranjem odbijenih ultrazvučnih valova u električne impulse pratiti na zaslonu uz pomoć elektroničkih uređaja. (→ ehokardiografija; ehooftalmografija; ehosonografija ili ultrasonografija; encefalografija)

Ultrazvuk se koristi i pri čišćenju materijala, gdje se iskorištava pojava kavitacije u tekućinama, npr. vodi. Uređaji za čišćenje koji koriste ultrazvuk mogu biti različitih dimenzija, od malih ladica u laboratorijima i zubarskim ordinacijama (za čišćenje npr. zubala nakon brušenja i poliranja), do velikih industrijskih postrojenja. Kavitacija izazvana ultrazvukom omogućuje i stvaranje emulzija dviju ili više tekućina koje se inače ne miješaju.

Kako ultrazvuk slabo gubi na intenzitetu pri prolasku kroz vodu u odnosu na zvučne valove manjih frekvencija, u hidroakustici se koristi pri izradbi sonara. Ultrazvukom se lokalno može povisiti temperatura, što se koristi u više područja, npr. u medicinskoj terapiji ili u industrijskoj primjeni za zavarivanje plastomera.

ultrazvuk. Hrvatska enciklopedija, mrežno izdanje. Leksikografski zavod Miroslav Krleža, 2018. Pristupljeno 15.10.2018. <http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=63120>.