Πώς λειτουργεί η ακουστική αφαίρεση
1. Σταθερά ακουστικά κύματα:
Η ακουστική αφαίρεση βασίζεται σε ακουστικά κύματα, τα οποία δημιουργούνται από την υπέρθεση των ηχητικών κυμάτων που αντικατοπτρίζονται από μια επιφάνεια. Αυτά τα κύματα σχηματίζουν κόμβους πίεσης και αντινεμούς, δημιουργώντας περιοχές εναλλασσόμενης υψηλής και χαμηλής πίεσης.
2. Ακουστική πίεση ακτινοβολίας:
Τα ηχητικά κύματα φέρουν ορμή, η οποία ασκεί πίεση στα αντικείμενα. Αυτό το φαινόμενο είναι γνωστό ως πίεση ακουστικής ακτινοβολίας. Η πίεση που ασκείται από τα ηχητικά κύματα είναι ανάλογη προς το τετράγωνο του εύρους του ηχητικού κύματος και της πυκνότητας του μέσου.
3. Δύναμη αφαίρεσης:
Όταν ένα αντικείμενο τοποθετείται σε ένα ακουστικό πεδίο κύματος, βιώνει δυνάμεις ακουστικής ακτινοβολίας από όλες τις κατευθύνσεις. Η καθαρή δύναμη στο αντικείμενο κατευθύνεται προς τον πλησιέστερο κόμβο πίεσης. Αυτή η δύναμη εξουδετερώνει τη βαρύτητα, επιτρέποντας στο αντικείμενο να λεηλατήσει.
4.
Τα αντικείμενα που είναι ακουστικά αποτιμημένα θα πρέπει να έχουν ορισμένα χαρακτηριστικά. Θα πρέπει να έχουν πυκνότητα χαμηλότερη από αυτή του περιβάλλοντος μέσου (αέρα) και θα πρέπει να έχουν υψηλή ακουστική αντίσταση. Αυτό εξασφαλίζει την αποτελεσματική μεταφορά της ακουστικής ενέργειας στο αντικείμενο, ενισχύοντας το αποτέλεσμα της αφαίρεσης.
5. Εξαιρετικές συχνότητες:
Η ακουστική αφαίρεση χρησιμοποιεί συνήθως ηχητικά κύματα υψηλής συχνότητας, συνήθως στην υπερηχητική περιοχή (πάνω από 20 kHz). Η χρήση υπερηχητικών συχνοτήτων μειώνει το μήκος κύματος, επιτρέποντας τη δημιουργία μικρότερων κόμβων πίεσης και ακριβέστερη αφαίρεση.
6.
Για να δημιουργήσουν ακουστικά κύματα, τα συστήματα ακουστικής αφαίρεσης χρησιμοποιούν μετατροπείς που εκπέμπουν κύματα ήχου υψηλής συχνότητας. Οι ανακλαστήρες τοποθετούνται απέναντι από τους μετατροπείς για να αναπηδήσουν τα ηχητικά κύματα πίσω και να δημιουργήσουν το μοτίβο μόνιμου κύματος.
7.
Τα πειράματα ακουστικής αφαίρεσης συχνά διεξάγονται σε ένα θάλαμο για την ελαχιστοποίηση των εξωτερικών διαταραχών. Ο θάλαμος έχει συνήθως σχεδιαστεί για να έχει υψηλές ιδιότητες απορρόφησης ήχου για να αποτρέψει ανεπιθύμητες αντανακλάσεις.
8. Εφαρμογές:
Η ακουστική αφαίρεση έχει διαφορετικές εφαρμογές στην έρευνα και τη βιομηχανία, όπως:
- Επεξεργασία υλικών χωρίς εμπορευματοκιβώτια
- Μελετώντας τις ιδιότητες του υλικού υπό συνθήκες μικροβαρύτητας
- Αναμειγνύοντας υγρά ή σκόνες χωρίς μόλυνση
- Μη καταστροφική δοκιμή υλικών
- Βιοϊατρική έρευνα
- Τέχνη και ψυχαγωγία
Η ικανότητα της ακουστικής αφαίρεσης να χειρίζεται αντικείμενα χωρίς φυσική επαφή καθιστά μια πολύτιμη τεχνική σε περιοχές όπου ο ακριβής έλεγχος και η απουσία μόλυνσης είναι ζωτικής σημασίας.
