Как найти отношение интенсивности звука

Калькулятор определяет зависимость между уровнем интенсивности звука и звуковой мощностью точечного источника звука при различных расстояниях от источника до приемника звука.

Пример: Точечный источник звука со звуковой мощностью P = 1 Вт излучает сферическую звуковую волну. Рассчитать интенсивность в Вт/м² и уровень интенсивности в дБ звуковой волны, излучаемой источником звука на расстоянии r = 10 м.

Вычислить

Для расчета введите значения и нажмите на кнопку Рассчитать.

Примечание Результаты расчетов на этом калькуляторе относятся только к точечному источнику звука, то есть очень маленькому по сравнению с расстоянием до него. Уровень интенсивности звука в децибелах рассчитывается здесь относительно порога чувствительности слуха человека 1·10⁻¹² Вт/м². Если нужно изменить пороговое значение интенсивности звука, воспользуйтесь нашим Калькулятором уровня интенсивности звука.

Определения и формулы

Интенсивность звука

Интенсивность звука I определяется как количество энергии в единицу времени, переносимое в направлении распространения звуковых волн через единичную площадку, перпендикулярную направлению распространения звуковых волн. Иными словами, интенсивность звука — это скорость прохождения звуковой энергии через единичную площадку и измеряется она в единицах мощности не единицу площади. В СИ интенсивность звука измеряется в ваттах на квадратный метр (Вт/м²). Порог слышимости человеческого уха по интенсивности приблизительно равен 1·10⁻¹² Вт/м². Болевой порог человека приблизительно равен 1 Вт/м².

Интенсивность звука не следует путать с его громкостью. Интенсивность звука — его объективная физическая характеристика, которую можно измерить с помощью соответствующих измерительных приборов. С другой стороны, громкость звука — это субъективная оценка интенсивности звука. Разные люди слышат один и тот же звук с разной громкостью в зависимости от их физического здоровья, психологического состояния и множества других факторов. Например, человеку, который разговаривает про себя, внешние звуки кажутся тише.

Интенсивность звука является векторной величиной и, следовательно, имеет как величину, так и направление. В связи с этим измерение интенсивности помогает определяет направление, с которого распространяется шум. Это полезно, например, если нужно проанализировать источник шума в цехе механической обработки. Измеритель интенсивности звука позволяет определить направление на источник звука.

Для измерения интенсивности звука обычно используют пару идентичных микрофонов. Иногда в измерительной головке их бывает и больше. В самом распространенном измерительном устройстве два идентичных микрофона устанавливаются рядом друг с другом на опоре. Два микрофона могут быть установлены на держателе «торец к торцу» (чаще всего), один рядом с другим, тандемом, то есть один за другим соосно и «спина к спине».

Уровень интенсивности звука

Уровень интенсивности звука (англ. sound intensity level — SIL) представляет собой абсолютную логарифмическую величину интенсивности звука относительно опорного значения 10⁻¹² Вт/м² (1 пВт/м²) — порога слышимости человека в воздухе. В контексте логарифмических величина «абсолютная величина» означает возможность конвертирования ее значения в децибелах в уровень звука в Вт/м². Уровень интенсивности звука в дБ или в дБ SIL (дБ_SIL) определяется как отношение по мощности интенсивности звука в В/м² I к опорному значению интенсивности звука I₀, которое обычно принимается равным 10⁻¹² Вт/м², что соответствует уровню 0 дБ:

Из этой формулы можно определить интенсивность звука I, если известны опорная интенсивность и SIL:

Подробную информацию о различных абсолютных и относительных логарифмических единицах вы найдете в нашем Конвертере логарифмических единиц

Звуковая мощность

Звуковая мощность — физическая величина, характеризующая скорость излучения, передачи или отражения акустической энергии и численно равная отношению количества энергии к интервалу времени, за который она излучена, передана или отражена. Звуковая мощность — абсолютная величина, описывающая источник звука и не зависимая от помещения, в котором он находится, окружающих предметов и расстояния от источника звука до слушателя. Звуковая мощность — это характеристика только источника звука.

Звуковую мощность можно сравнить с мощностью электронагревателя, которая определяет количество энергии, который нагреватель может создать в течение единицы времени. Мощность электронагревателя также не зависит от расстояния между нагревателем и тем, кто им пользуется. Звуковая мощность измеряется в ваттах (Вт).

В связи с тем, что диапазон звуков в реальной жизни очень велик, для выражения звуковой мощности обычно используют логарифмическую шкалу в децибелах относительно очень малой мощности 1·10⁻¹² Вт или 1 пВт. Источник такой мощности человек с хорошим слухом способен услышать, если он находится рядом с ухом.

Уровень звуковой мощности в децибелах L_W измеряется в дБ SWL (dB_SWL) и определяется как

где

P — звуковая мощность;

P₀ — опорная звуковая мощность, обычно P₀ = 1·10⁻¹² Вт = 1 пВт.

Закон обратных квадратов для звука в газах

Интенсивность звука I зависит от звуковой мощности P источника сигнала и расстояния r от него до слушателя. Если мы рассмотрим простейший теоретический случай точечного источника, излучающего сферическую звуковую волну на открытом воздухе, то соотношение между описанными выше тремя физическими величинами описывается приведенной ниже формулой, которая и используется в этом калькуляторе:

здесь

I — интенсивность звука,

P — звуковая мощность, и

4πr² площадь поверхности сферы радиусом r.

Эта формула показывает, что интенсивность звука обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника звука.

Ультразвуковые колебания

Общие сведения

Мы живём в океане неслышимых нами ультразвуков. Шелест травы у нас под ногами, шорох перекатываемой морским прибоем гальки, беззвучные сигналы летучих мышей и даже надоедливый писк комаров — во всех этих звуках есть ультразвуковая компонента. Человечество ознакомилось с ультразвуком задолго до осознания его как явления, освоив огонь. Треск сучьев в костре, шипение выделяемых веществ и воды под воздействием высокой температуры из дров — всё это генерирует ультразвук. И вообще, любые импульсные звуки содержат ультразвуковую составляющую.

Ещё даже до начала писаной истории люди использовали методы дрессуры прирученных животных (собак и лошадей) с помощью ультразвукового свистка, изобретение которого порой незаслужено приписывают замечательному английскому учёному, врачу и изобретателю Ф. Гальтону. Но надо отдать должное и Гальтону — именно его конструкция свистка оказалась на редкость удачной и цирковые артисты разных стран со времён позапрошлого столетия с неизменным успехом предъявляли непросвещенной публике собак – «математиков» и лошадей — «учёных».

Ныне звуки, лежащие по другую сторону звукового диапазона (имеется в виду только ультразвук), уже сейчас дали нам в руки мощные методы неразрушающего контроля материалов. Врачи получили новые методы диагностики заболеваний и новые инструменты, в частности, ультразвуковую диагностику, позволяющую наблюдать в реальном времени биологические процессы, в том числе и развитие человеческого плода, а также возможность делать бескровные операции с помощью ультразвуковых скальпелей, которые разрезают ткани вследствие вибрации с частотой 55 кГц.

Современные инженеры располагают методами расплавления и сварки материалов ультразвуком, создания гомогенных смесей из уж совсем казалось бы несовместимых материалов, и синтеза ранее немыслимых лекарств и материалов будущего. Существуют методы ультразвуковой кавитации и ультразвуковой стерилизации, даже есть явление ультразвуковой левитации. Пусть одно останется методом очистки изделий от загрязнений или их дезинтеграции, другое — высокотехнологическим методом обработки медицинского оборудования и инструментов, а третье пока остаётся просто занимательным физическим опытом.

Историческая справка

Исследование звуков, лежащих в ультразвуковом диапазоне и связанных с ними физическими явлениями, наиболее бурно началось с развитием электротехники, радиотехники, электроники и материаловедения.

Безусловно, сами исследования были бы невозможны без генерации собственно ультразвука. Хотя ультразвук часто присутствует при взятии высоких нот в виде обертонов многими музыкальными инструментами, первый шаг к научному изучению ультразвука сделал в начале 19-го века французский учёный Феликс Савар, давший определение диапазона слышимого звука. Савар изучал диапазон слышимого звука с помощью зубчатого колеса с установленным на его оси тахометром, который использовался для измерения частоты звука, который возникал, когда картонную карточку прижимали к зубцам.

Английский учёный Френсис Гальтон в 1876 году изобрёл конструкцию ультразвукового свистка, нашедшего весьма широкое применение, как в научных исследованиях, так и в технике. В дальнейшем исследованиями ультразвука занимались различные группы учёных разных стран, в том числе и русский физик-экспериментатор П. Н. Лебедев с коллегами, которые изучали генерацию и распространение ультразвуковых колебаний в воздухе.

С появлением во время Первой мировой войны нового класса вооружений в виде подводных лодок перед военными инженерами встала неотложная задача их обнаружения. Британские ученые создали пассивные устройства для обнаружения подводных объектов — гидрофоны. В то же время, французский инженер Поль Ланжевен совместно с русским учёным-эмигрантом Константином Шиловским работали над созданием активного акустического устройства для обнаружения подводных лодок в подводном положении. В наше время их называют гидролокаторами или сонарами. Для генерации ультразвука Ланжевен с Шиловским использовали устройства как на электростатическом (конденсаторного типа), так и на пьезоэлектрическом принципе (кристалл кварца). Однако работающие гидролокаторы появились только в 20-х гг. прошлого века, после окончания Первой мировой войны.

Поворотным моментом в исследовании и генерации ультразвука явилось изобретение электронных усилителей на трёхэлектродной лампе триоде, изобретенном в 1906 году американским инженером Ли де Форестом. В 1912 году другим американским инженером Эдвином Армстронгом и независимо от него в 1913 г. австрийским инженером Александром Мейснером на основе триода был создан первый автогенератор.

Настоящим прорывом в деле применения ультразвука стало изобретение точечного транзистора в 1947 году группой американских учёных. В 1956 году за открытие транзисторного эффекта Джон Бардин, Уолтер Браттейн и Уильям Шокли были удостоены Нобелевской премии по физике. На базе транзисторов, а потом и на интегральных схемах были созданы более совершенные и экономичные схемы усиления и генерации низкочастотного диапазона. Верхом этого процесса можно считать разработку цифровых методов анализа и синтеза ультразвука любого мыслимого диапазона и мощности вплоть до летальной с помощью современных компьютерных технологий, которым поддаются даже методы визуализации звука.

По мере совершенствования техники гидролокации, эхолоты стали доступны и в гражданской деятельности и ныне успешно применяются в таком важном деле, как мореплавание, научных исследованиях по картографии морского дна и в промышленном рыболовстве.

Сегодня эта техника стала доступной широким массам — наиболее продвинутые любители спортивной рыбной ловли, вооружённые портативными эхолотами с GPS- навигацией, часто своими уловами вызывают чёрную зависть у других любителей-рыболовов, часами просиживающих на берегу в надежде выловить хоть какую-нибудь рыбу.

Ультразвук. Определение и физика явлений

К ультразвуку относятся звуки с частотами выше воспринимаемых человеческим слухом. Обычно к ультразвуку относят колебания с частотой выше 20 кГц, верхняя граница ультразвука условно принимается равной 1000 МГц или 1 ГГц. Звук с частотой свыше 1 ГГц в русскоязычной технической литературе принято называть гиперзвуком.

При распространении в различных средах, ультразвук в общем подчиняется законам акустики, то есть способен затухать, отражаться, фокусироваться и преломляться. Но имеются некоторые отличия:

• Модулированный ультразвук, для восприятия человеком через вибрации поверхности тела, должен иметь более высокую амплитуду колебаний по сравнению с аудиосигналом.
• Ультразвук гораздо сильнее, чем обычный звук поглощается атмосферой и газами.
• Из-за малой длины волн, ультразвуку более, чем обычному звуку, присуще проявление фокусировки, особенно в высокочастотной части диапазона.

Ультразвук хорошо распространяется в более плотных средах, таких как вода и другие жидкости, а также в твёрдых телах. В природе ультразвук возникает под действием ветра, при шорохе сухих опавших листьев под ногами и шуршании перекатываемой морским прибоем гальки, треске сухих сучьев и при раскалывании коры деревьев под действием мороза. Шум дождя и водопада, грозовые разряды и лесные пожары также производят ультразвук. Помимо этого природный ультразвук генерируют многие представители животного мира.

Ультразвук в животном мире

Биологи установили непреложный факт, что многие виды различных животных используют ультразвук для эхолокации и навигации. Почти все зубатые киты и дельфины способны генерировать и воспринимать ультразвук в целях ориентации в пространстве, поиска и загона добычи и для коммуникации. Особенно это относится к подслеповатым белым речным дельфинам — иниям — обитающих в мутных водах Амазонки и её притоках. Прирученные человеком кошки, лошади и собаки тоже прекрасно воспринимают ультразвук, то же самое относится и к их диким сородичам. Очень виртуозно применяют ультразвук ночные охотники на летающих насекомых — летучие мыши. Они имеют столь совершенный аппарат для генерации и приёма ультразвука в диапазоне от 14 до более 100 кГц, что способны в абсолютной темноте избегать в полёте препятствия и точно локализовать свою добычу вплоть до мелких комаров и москитов. Впрочем, некоторые виды насекомых не столь уж беззащитны перед ними. Имея отличный слух в этом диапазоне волн, ночные летающие насекомые, при облучении ультразвуковым сигналом летучей мыши, резко меняют направление полёта, а некоторые виды даже обладают контроружием. Тигровая моль, например, сама в ответ генерирует ультразвук примерно с теми же характеристиками, тем самым играя роль постановщика помех для системы эхолокации летучих мышей.

Но наиболее страшным образом ультразвуком владеют некоторые виды ракообразных —креветки вида Alpheus randalli, иначе называющиеся креветками-щелкунами или раками-щелкунами. Они с такой скоростью захлопывают свою клешню, что вызывают в водной среде кавитацию, генерируя при этом ультразвук такой силы и мощности, которая достаточна для оглушения их добычи в виде мелких рыбёшек, креветок и других обитателей моря. Ультразвук парализует и порой даже умерщвляет их. Щелчки при захлопывании клешни используются креветками также для связи между собой.

К счастью, подобный метод использования ультразвука ограничивается только этим видом, другие виды животных, вроде насекомых, применяют его для коммуникации. Достаточно вспомнить стрёкот кузнечиков и сверчков летними вечерами, возникающий при трении щетинок на их задних лапках, а также певчих цикад, которые издают звуки с помощью специализированных тимбальных органов.

Техногенный ультразвук

С момента овладения следующим после жарки, но первым по значимости, процессом приготовления пищи с помощью варки, человечество невольно стало генерировать ультразвук в массовом порядке. Дело в том, что в момент закипания воды в её объёме появляется множество мелких пузырьков водяного пара, которые, схлопываясь, генерируют ультразвук. Это явление мы можем наблюдать в повседневной жизни, когда включаем электрокофейник или устанавливаем чайник с водой на газовую плиту для кипячения — первоначальный шум закипающей воды становится тише перед моментом непосредственного закипания, так как шум смещается в ультразвуковую часть акустического спектра.

Целенаправленно вырабатывать ультразвук для разнообразных технических применений начали в конце 19-го столетия. При этом применяются различные методы генерации: механический и электроакустический. Механический метод использует потоки сред, прерываемые тем или иным способом. Типичным устройством такого рода является ультразвуковая сирена, представляющая собой камеру с неподвижным статором с отверстиями для прохождения соответствующей газовой или жидкостной среды, и вращающимся с определённой частотой ротором, также имеющего такие же отверстия. В момент совпадения отверстий статора и ротора поток прорывается, при этом генерируется ультразвук. Мощность излучения подобных устройств может достигать десятков киловатт акустической мощности.

Более простую конструкцию имеют ультразвуковые свистки, которые похожи на знакомые нам с детства обычные звуковые свистки. В них ультразвук возникает при прохождении кругового потока воздуха в резонирующую камеру цилиндрической формы. Длина камеры изменяемая, что позволяет получать частоты до 50 кГц. Подкупает простота конструкции и вытекающие из этого высокие надёжность и эффективность.

При использовании электроакустического метода генерации ультразвука применяют магнитострикционный, электрострикционный и обратный пьезоэлектрический эффекты, присущие различным материалам.

Суть магнитострикционного эффекта заключается в изменении геометрических размеров ферромагнитных материалов под воздействием изменения величины магнитного поля в нём. Необходимо отметить, что для получения более точного соответствия закона изменения размеров приложенному магнитному полю необходимо применять ферромагнитные материалы с малой петлёй гистерезиса и прилагать к ним постоянное магнитное поле смещения. В противном случае ультразвуковой акустический сигнал, получаемый за счёт магнитострикции, будет иметь высокую нелинейность. Технически такой режим работы получается при протекании переменного тока высокой частоты через обмотку, намотанную на магнитопровод и введением в схему либо дополнительной обмотки с постоянным током, либо созданием смещающего поля дополнительным внешним магнитом.

Суть электрострикционного эффекта заключается в изменении геометрических размеров диэлектрических материалов под воздействием изменения величины электрического поля в нём. Точно так же, для снижения нелинейности, необходимо создавать смещающее электрическое поле.

Суть обратного пьезоэлектрического эффекта заключается в изменении геометрических размеров пьезоэлектрических материалов, под действием изменения величины электрического поля в нём. Прямой пьезоэлектрический эффект приводит к накоплению заряда в материале пьезоэлектрика при действии на него механических напряжений. В отличие от предыдущих эффектов, изменение размеров пьезоэлектрических материалов происходит по линейному закону.

Необходимо также заметить, что и магнитострикционный, электрострикционный и пьезоэлектрический эффекты носят обратный характер — изменение геометрических размеров изделий из таких материалов приводит к изменению магнитного и электрического полей соответственно. То есть магнитострикционная, диэлектрическая и пьезоэлектрическая головки могут служить не только излучателями, но и приёмниками ультразвука. Эта особенность находит применение в различных устройствах, предназначенных для измерения расстояний, глубин залегания и толщины слоёв исследуемого объекта. Характерная акустическая мощность таких устройств составляет от сотых долей ватта (устройства управления и обнаружения) до десятка киловатт (промышленная обработка материалов ультразвуком). Для повышения точности измерений применяют более высокочастотный ультразвук.

Применение ультразвука в промышленности

Ультразвук, в силу особенностей его распространения в различных средах, находит широкое применение при физических, медицинских и биологических исследованиях. Он используется в различных технологиях промышленного производства. В связи с широким применением ультразвука в различных областях науки и техники, ограничимся рассмотрением только наиболее интересных приложений.

Закалка материалов ультразвуком

Чаще всего многие современные материалы получают из расплавов металлов и пластмасс, а готовые изделия из них — методом литья под давлением. В ходе процесса отвердевания из-за неравномерности температур на поверхности и внутри объёма возникают неоднородности материалов, снижающие механическую и коррозионную прочность изделий из металлов, сплавов и пластмасс. Воздействием ультразвука высокой мощности устраняют остаточное напряжение сжатия, улучшают структуру материала за счёт получение мелкозернистости (для металлов), тем самым повышая механическую прочность изделий в десятки раз. Обычно для устранения различных дефектов применяют комбинации ультразвука разных частот (15 — 55 кГц) и амплитуд смещений (20 —80 мкм) для получения эффекта резонанса. Для получения ультразвуковых колебаний большой мощности применяют магнитострикционные преобразователи.

Ультразвуковая сварка

Ультразвук применяется для сварки изделий из пластмасс и разнородных металлов. При этом акустическая энергия ультразвука переходит в тепловую энергию за счёт трения колеблющихся частиц материала. Такой процесс является прецизионным из-за высокой точности экспозиции и малой тепловой инерционности сваривающей головки. Широко используется в микроэлектронике при изготовлении микросхем и электронных элементов. Характерные частоты ультразвуковых сварочных установок могут варьироваться от 15 до 40 кГц, прилагаемая мощность — от единиц до сотен ватт. Метод позволяет сваривать материалы с прочной оксидной плёнкой на поверхности, например, из алюминия и пермаллоя.

Механическая обработка ультразвуком

Обработка изделий из различных (в том числе и с высокой твёрдостью) материалов ультразвуком позволяет получать сложные формы отверстий и выполнять резьбовую нарезку не только в металлах, но и в стекле, рубине, карбидах и даже в алмазе. Долото сложной формы магнитострикционного вибратора заставляет колебаться мелкодисперсный абразивный порошок из корунда или твердых карбидов в составе абразивной суспензии, тем самым получая ответную форму обрабатываемого изделия. Постоянный поток суспензии позволяет удалять частицы снятого материала из рабочей зоны. Благодаря высокой точности процесса, механическая обработка ультразвуком применяется при изготовлении микроэлектромеханических приборов, таких как акселерометры, которые можно найти в любом смартфоне.

Ультразвуковая очистка

Возникающие при обработке ультразвуком в ванне для ультразвуковой очистки акустические волны в жидкостных средах приводят к образованию и схлопыванию миллионов мельчайших пузырьков газа, что вызывает образование микроструек жидкости. Это явление называется кавитацией. Кавитационные пузырьки, а также звуковое давление и проникновение жидкости в поры и щели разрушают загрязнения. Ультразвуковая очистка изделий от загрязнений и оксидных плёнок применяется в ювелирном деле, в оптике и точной механике — в процессе изготовления линз и других оптических деталей, деталей механических часов, для очистки и стерилизации стоматологических и хирургических инструментов, а также деталей других точных приборов. Характерные частоты ультразвуковых очистителей составляют от 20 до 40 кГц. Мощность излучения может варьироваться в зависимости от объема очистительной камеры.

Сонохимия

Сонохимия — относительно молодая наука, появившаяся в 80-х годах прошлого столетия в результате изобретения относительно дешёвых, мощных и надёжных генераторов ультразвука. Сонохимия занимается вопросами влияния ультразвука в жидкостях на химическую активность веществ в растворах.

Ультразвук сам по себе не оказывает никакого химического воздействия на межмолекулярные или атомные связи, поскольку присущие ему длины волн намного больше характерных расстояний между атомами в молекулах. Поэтому ультразвуковая волна не влияет на колебательную энергию межатомных связей и, следовательно, не может увеличить внутреннюю энергию молекул. Но, за счёт явления кавитации, ультразвук увеличивает поверхность взаимодействия реагентов, а сам процесс образования и взрывного схлопывания микропузырьков инициирует высокую температуру и сверхдавления в микрообластях растворов. За счёт этого процесса появляются свободные радикалы, ускоряющие протекание химических реакций. Ультразвук позволяет увеличить выход веществ в результате реакции, а также более эффективно использовать энергию.

Огромную роль ультразвук играет в ходе химических и физических процессов в коллоидных растворах. Мало того, что воздействие ультразвуком позволяет получить эмульсионные растворы из совсем уж несовместимых и не растворяющихся друг в друге химических веществах, он также способствует более высокому коэффициенту извлечения полезных составляющих из разнообразных носителей путём экстрагирования. И даже участвует в преобразовании за счёт переэтерификации экстрагированных масел из различных масличных сельхозкультур в биодизельное топливо, что снижает зависимость человечества от традиционного ископаемого топлива в виде нефти. Обработка сточных вод ультразвуком может на порядки снизить содержание особо опасных хлорсодержащих органических продуктов в сточных водах.

Применение ультразвука в датчиках движения и при измерениях различных величин

Особенности распространения ультразвука в различных средах играют существенную роль в его применении, в первую очередь в областях обнаружения, локации, идентификации и определения присущих состояний различных объектов.

Ультразвуковые датчики движения и расхода

Ультразвуковые датчики не требуют непосредственного контакта с измеряемой средой, поэтому находят широкое применение в различных областях науки и техники. Помимо измерения статических характеристик, ультразвуковые датчики могут фиксировать физические состояния исследуемой среды в динамике, что весьма важно при изучении быстропротекающих процессов. Помимо прочего, за счёт эффекта Доплера, ультразвуковые датчики вполне адекватно работают при измерениях в расходометрах, измерителях уровня и других приложениях, связанных с контролем параметров различных динамических процессов.

Ультразвуковые датчики обнаружения

Способность ультразвука эффективно отражаться от различных препятствий нашла широкое применение в технике. На этом принципе построены разнообразные приборы от ультразвуковых дистанциометров до систем автофокусировки для кино и фотосъёмки с применением ультразвуковых моторов для подстройки оптических линз. Немалую роль играет этот принцип в системах неразрушающего контроля сварных швов, контроля толщины выпускаемой продукции в бумагопроизводящей промышленности, и в производстве тонких изделий из пластиков.

Ультразвук широко используется в целях эхолокации дна водоёмов при проводке судов, в рыбной промышленности для обнаружения косяков рыб и в военном деле — для обнаружения как стационарных угроз в виде постановочных минных заграждений, так и для обнаружения динамических объектов в виде подлодок противника, и, в крайнем случае, обнаружения средств поражения в виде торпед и глубинных бомб. Помимо прочего, ультразвуковые датчики движения широко используются в системах контроля объектов от вторжения и в акустических парковочных устройствах.

Ультразвуковой генератор тумана

Для демонстрации этого эксперимента мы приобрели на eBay за 3 доллара (с доставкой) генератор тумана, работающий на частоте 1,7 МГц и создающий около 400 мл водяного тумана в час. Рабочее напряжение генератора 24 В постоянного тока. Потребление 0,6 А. Блок питания — лабораторный. В корпусе устройства имеется залитый компаундом генератор на 1,7 МГц, схема включения мигающих светодиодов, три светодиода и держатель для таблетки с пружиной, прокладкой и гайкой.

Пьезоэлектрическая таблетка вибрирует с ультразвуковой частотой с амплитудой, достаточной для вскипания воды, в которую она погружена, и разбрызгивания ее на мельчайшие капли тумана. Для лучшей работы слой воды над таблеткой должен быть небольшой — не более 10 мм. Над поверхностью воды в этом случае образуется дымящий фонтанчик, который примерно через минуту заполняет сосуд. Если такой сосуд снабдить крышкой и вентилятором с гибким шлангом, то туман будет выходить из шланга. Чтобы генератор начал работать, уровень воды должен быть выше датчика. Если он ниже, то светодиоды горят, но высокочастотный сигнал на пьезоэлектрическую таблетку не подается.

Срок службы керамических дисков приблизительно 3000 часов. Сменные керамические диски имеются в продаже и стоят один доллар за пару дисков с доставкой.

Unit Converter articles were edited and illustrated by Анатолий Золотков