超聲波熱效應(yīng)HCSONIC
超聲波在媒質(zhì)中傳播時(shí),由于傳播介質(zhì)存在著內(nèi)摩擦,部分的聲波能量會被介質(zhì)吸收轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮軓亩姑劫|(zhì)溫度升高,此種升溫方式與其他加熱方法相比達(dá)到同樣的效果,從而這種使媒質(zhì)溫度升高的效應(yīng)稱之為超聲的熱作用。
超聲波在媒質(zhì)中傳播時(shí),大振幅聲波會形成鋸齒形波面的周期性激波,在波面處造成很大的壓強(qiáng)梯度。振動能量則不斷破媒質(zhì)吸收轉(zhuǎn)化為熱量而使媒質(zhì)溫度升高,吸收的能量可升高媒質(zhì)的整體溫度和邊界外的局部溫度。同時(shí),由于超聲波的振動,使媒質(zhì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的高頻振蕩,介質(zhì)間相互摩擦而發(fā)熱,這種能能使固體、流體媒質(zhì)溫度升高。超聲波在穿透兩種不同介質(zhì)的分界面時(shí),溫度升高值更大,這是由于分界面上特性阻抗不同,將產(chǎn)生反射,形成駐波引起分子間的相互摩擦而發(fā)熱。
超聲波的熱作用能產(chǎn)生兩種形式的熱效應(yīng)。一是連續(xù)波產(chǎn)生的熱效應(yīng),二是瞬時(shí)熱效應(yīng)。連續(xù)波的熱效應(yīng)是由于媒質(zhì)的吸收及內(nèi)摩擦損耗,一定時(shí)間內(nèi)的超聲連續(xù)作用,使媒質(zhì)中聲場區(qū)域產(chǎn)生溫升。瞬時(shí)熱效應(yīng)主要指空化氣泡閉合產(chǎn)生的瞬間高溫。
超聲的熱機(jī)制的機(jī)理有以下幾個(gè)方面:
- 超聲振動通過媒質(zhì)時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)變;
- 媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)由周期性的收縮,以致引起溫度增高中心發(fā)生在超聲波的壓縮相位中;
- 在不同組織分界部分形成,由于組織分層,介質(zhì)阻抗不同,將產(chǎn)生反射,形成駐波,引起分子間相對運(yùn)動產(chǎn)生摩擦而形成熱,那時(shí)在駐波腹相應(yīng)的位置上就有局部溫度增高。
在這些因素中,介質(zhì)的吸收為熱形成的主要因素。
因?yàn)闆]有任何物質(zhì)可以將聲能全部轉(zhuǎn)化成機(jī)械能及化學(xué)能,都會或多或少地產(chǎn)生熱量,因此熱效應(yīng)是超聲波所*的特性。超聲波的熱效應(yīng)可以表現(xiàn)為由于超聲所引起的整體加熱、邊界處的局部加熱、形成激波時(shí)波前的局部加熱等。