Tekst djela smješten je bez slika i formula.
Puna verzija rad je dostupan u kartici "Radne datoteke" u PDF formatu

Dvadeset i prvo stoljeće je stoljeće atoma, osvajanja svemira, radio elektronike i ultrazvuka. Znanost ultrazvuka relativno je mlada. Prvi laboratorijski radovi na proučavanju ultrazvuka izveo je ruski znanstvenik - P.N. Lebedev krajem 19. stoljeća, a zatim J.-D. Colladon, J. i P. Curie, F. Galton.

U suvremeni svijet ultrazvuk svira sve velika uloga u znanstvenim istraživanjima. Uspješno su provedena teorijska i eksperimentalna istraživanja na području ultrazvučne kavitacije i akustičnih tokova, što je omogućilo razvoj novih tehnoloških procesa koji se javljaju kada su izloženi ultrazvuku u tekućoj fazi. Trenutno se formira novi smjer kemije - ultrazvučna kemija, koja omogućuje ubrzanje mnogih kemijskih tehnoloških procesa. Znanstvena su istraživanja pridonijela rođenju nove grane akustike - molekularne akustike, koja proučava molekularnu interakciju zvučnih valova s \u200b\u200bmaterijom. Pojavila su se nova područja primjene ultrazvuka. Zajedno s teorijskim i eksperimentalnim istraživanjima na polju ultrazvuka izvedeni su mnogi praktični radovi.

Kad sam posjetio bolnicu, vidio sam uređaje koji rade na bazi ultrazvuka. Takvi uređaji omogućuju otkrivanje različitih homogenosti ili nehomogenosti tvari u ljudskim tkivima, tumorima mozga i drugim formacijama, patološkim stanjima mozga, omogućuju kontrolu ritma srca. Pitala sam se kako ti uređaji rade uz pomoć ultrazvuka i općenito što je ultrazvuk. Na školskom tečaju fizike ništa se ne govori o ultrazvuku i njegovim svojstvima, a ja sam odlučio sam proučiti ultrazvučne pojave.

svrha rada: proučiti ultrazvuk, eksperimentalno istražiti njegova svojstva, istražiti mogućnosti primjene ultrazvuka u tehnologiji.

Zadaci:

teoretski razmotriti razloge nastanka ultrazvuka;

nabavite ultrazvučnu fontanu;

istražiti svojstva ultrazvučnih valova u vodi;

istražiti ovisnost visine fontane o koncentraciji otopljene tvari za različite otopine (viskozne i ne viskozne);

ispitati, pregledati moderne primjene ultrazvuk u tehnologiji.

Hipoteza:ultra zvučni valovi imaju ista svojstva kao i zvučni valovi (refleksija, lom, smetnje), ali zbog veće penetracijske sposobnosti u tvari, ultrazvuk ima više mogućnosti primjene u tehnologiji; kako se koncentracija otopine (gustoća tekućine) povećava, visina ultrazvučne fontane opada.

Metode istraživanja:

Analiza i odabir teorijskih podataka; hipoteza istraživanja; eksperiment; testiranje hipoteze.

II. - Teorijski dio.

1. Povijest pojave ultrazvuka.

Pažnju na akustiku izazvale su potrebe mornarica vodećih sila - Engleske i Francuske, od akustični je jedina vrsta signala koji može putovati daleko u vodi. 1826. francuski znanstvenici J.-D. Colladon i C.-F. Napad je određen brzinom zvuka u vodi. Njihov eksperiment smatra se rođenjem moderne hidroakustike. Udarac u podvodno zvono u Ženevskom jezeru popraćen je istodobnim paljenjem baruta. Bljesak baruta znanstvenici su primijetili na udaljenosti od 10 milja. Zvuk zvona čuo se i kroz podvodnu slušnu cijev. Mjerenjem vremenskog intervala između ova dva događaja izračunata je brzina zvuka - 1435 m / s. Razlika u suvremenim proračunima je samo 3 m / s.

1838. godine u Sjedinjenim Državama zvuk je prvi put korišten za određivanje profila morskog dna u svrhu polaganja telegrafskog kabela. Izvor zvuka, kao u Colladonovom eksperimentu, bilo je zvono koje se oglašavalo pod vodom, a prijemnik je bio velik slušne cijevispuštajući se preko broda. Rezultati eksperimenta bili su razočaravajući. Zvuk zvona (kao i detonacija metaka baruta u vodi) dao je preslab odjek, gotovo nečujan među ostalim zvukovima mora. Bilo je potrebno otići u područje viših frekvencija, omogućujući stvaranje usmjerenih zvučnih zraka, odnosno prelazak na ultrazvuk.

Prvi ultrazvučni generator izradio je 1883. godine Englez Francis Galton. Ultrazvuk je stvoren poput zvižduka na rubu noža kad se na njega puhne. Ulogu takve točke u Galtonovom zvižduku imao je cilindar s oštrim rubovima. Zrak ili drugi plin koji izlazi pod pritiskom kroz prstenastu mlaznicu promjera istog kao i rub cilindra naletio je na rub, i dogodile su se visokofrekventne vibracije. Puhanjem zvižduka vodikom bilo je moguće dobiti vibracije do 170 kHz.

1880. Pierre i Jacques Curie donijeli su odlučno otkriće za ultrazvučnu tehnologiju. Braća Curie primijetila su da kada se na kristale kvarca vrši pritisak, stvara se električni naboj koji je izravno proporcionalan sili koja djeluje na kristal. Taj je fenomen nazvan "piezoelektričnost" od grčke riječi koja znači "gurati". Uz to, pokazali su suprotan piezoelektrični efekt, koji se očitovao kada se na kristal primijenio brzo mijenjajući električni potencijal, uzrokujući njegovo titranje. Ova vibracija se dogodila na ultrazvučnoj frekvenciji. Od sada postoji tehnička mogućnost proizvodnje malih odašiljača i ultrazvučnih prijamnika.

Fenomen elektrostrikcije (inverzni piezoelektrični efekt) uzrokovan je orijentacijom i gustim nabiranjem nekih molekula vode oko ionskih skupina aminokiselina, a popraćen je smanjenjem toplinskog kapaciteta i stišljivosti otopina bipolarnih iona. Pojava elektrostrikcije sastoji se u deformaciji određenog tijela u električnom polju. Zbog pojave elektrostrikcije unutar dielektrika nastaju mehaničke sile. Iako su fenomeni elektrostrikcije uočeni u mnogim dielektricima, oni su slabo izraženi u većini kristala. U nekim je kristalima, na primjer Rochelle sol i barijev titanat, fenomen elektrostrikcije vrlo intenzivan.

III. - Praktični dio.

Stvaranje ultrazvučnih fontana.

Za dobivanje ultrazvuka u radu su korištena 2 različita ultrazvučna uređaja: 1) UD-1 školska ultrazvučna instalacija i 2) UD-6 ultrazvučna demonstracijska instalacija.

Da bi se dobila fontana, uzeta je šalica za leće i postavljena na vrh emitora kako se ne bi stvorili mjehurići zraka između dna čaše i piezoelektričnog elementa, što je uvelike ometalo eksperimente. Zbog toga je staklo postavljeno pomicanjem dna duž poklopca emitera sve dok staklo nije udarilo u izbočinu emitera. Nakon što smo pravilno postavili šalicu za leće, započeli smo promatrati i u šalicu ulili običnu vodu za piće.

Otprilike jednu minutu nakon napajanja generatora iz mreže, primijećena je ultrazvučna fontana (Dodatak 1, slika 1), koja se podešava gumbom za regulaciju frekvencije i vijcima za podešavanje. Okretanjem gumba za regulaciju frekvencije dobili smo fontanu takve visine da je voda počela prskati preko ruba stakla (Dodatak 1, slike 3, 12). Ponovno sam odvijačem okrenuo kondenzator trimera, smanjio fontanu i nastavio podešavati vijak na novi maksimum fontane (maksimalna visina fontane 13-15 cm). Istodobno s pojavom fontane pojavila se i vodena magla koja je rezultat pojave kavitacije (Dodatak 1, slika 2).

Spuštanje fontane s tekućinom za prskanje objašnjava se odlaskom ravnine razine tekućine u posudi od fokusa ultrazvučne leće, uslijed spuštanja razine. Za dugotrajno promatranje fontane, ona je stavljena u staklenu cijev duž čije unutarnje stijenke curi tekućina koja curi, tako da se njezina razina u posudi ne mijenja. Za to smo uzeli cijev visoku 50 cm s promjerom koji ne prelazi unutarnji promjer čašice leće (d \u003d 3 cm). Kada se koristi staklena cijev, u staklo leće 5 mm ispod gornjeg ruba stakla ulijeva se tekućina da bi se održala razina tekućine zbog prskanja na unutarnju stijenku cijevi (Dodatak 1, slike 4, 5, 6) .

Promatranje svojstava ultrazvuka .

Da bi se dobio odraz valova, u kivetu je uvedena ravna metalna ploča s glicerinom i vodom izlivena odozgo i postavljena pod kutom od 45 0 prema površini vode. Generator je uključen i postignuto je stvaranje stojećih valova (Dodatak 1, slika 10), koji su dobiveni kao rezultat refleksije valova od uvedene ploče i stanične stijenke. U ovom eksperimentu istodobno su promatrane valne smetnje (Dodatak 1, slike 8, 9). Proveo je potpuno isti eksperiment, ali jaku otopinu kalijevog permanganata izlio vodom (Dodatak 1, slika 11), a zatim glicerinom i vodom na vrh. U ovom je eksperimentu postignuta i refrakcija valova: kada su ultrazvučni valovi prošli kroz površinu između dvije tekućine, primijećena je promjena duljine stojećeg vala; u glicerinu je njegov val veći nego u vodi i u njemu otopljenom manganu , što se objašnjava razlikom u brzini širenja ultrazvuka u tim tekućinama. Također je dobiven fenomen zgrušavanja čestica: škrob je dodan u kivetu s čistom vodom, dobro promiješan; nakon uključivanja generatora, vidjeli smo kako se čestice skupljaju u čvorovima stojećih valova, a nakon isključivanja generatora padaju prema dolje, pročišćavajući vodu. čestice.

Promatranje ovisnosti visine fontane o veličini molekule otopljene tvari i vrsti otopine.

Provjerili smo postavljenu hipotezu o ovisnosti visine ultrazvučne fontane o gustoći tekućine (koncentraciji otopine) i veličini molekule. Da bi se to učinilo, gustoća je promijenjena otapanjem tvari različitih molekulskih veličina (škrob, šećer, bjelanjak).

Kako bi se saznalo kako visina fontane ovisi o gustoći otopine i veličini molekule otopljene tvari, izvedeni su sljedeći eksperimenti. Stalne frekvencije, napona i volumena tekućine (25 ml), ozračene ultrazvučnom vodom, otopljenim škrobom, šećerom, bjelanjkom. Za svaku tvar sam izveo 4 pokusa, pri čemu je svaki sljedeći smanjio koncentraciju tvari za 2 puta, odnosno u drugom pokusu koncentracija je 2 puta manja, u trećem pokusu - 4 puta manja, u četvrtom - 8 puta niže. Sva su zapažanja zabilježena i sastavljena u gornjoj tablici. U dodatku se nalazi i dijagram koji jasno pokazuje kako se koncentracija tvari smanjuje (Dodatak 2, dijagram 1).

Tako je dobivena ovisnost visine fontane o koncentraciji tvari (Dodatak 2, dijagram 2), a u pokusima s bjelanjkom i škrobom visina fontane se povećala, a u pokusima sa šećerom smanjila.

To je zato što su molekule škroba i proteina biološki polimeri (IUD su spojevi velike molekularne težine). Kada se otope u vodi, tvore koloidne otopine (promjer koloidnih čestica - 1-100 nm) visoke viskoznosti. Zbog prisutnosti velikog broja hidrokso skupina (-OH) u molekulama takvih tvari nastaju vodikove veze (između molekula vode i škroba, vode i proteina), što doprinosi ravnomjernijoj raspodjeli čestica u otopina, koja negativno utječe na prijenos valova.

Šećer je dimer (C 12 H 22 O 11) n, njegovo otapanje dovodi do stvaranja prave otopine (veličina čestica otopljene tvari usporediva je s veličinom molekula otapala), ne viskozan, s visokom penetracijom Ova struktura otopine doprinosi jačem prijenosu energije valova.

Tako se za viskozne tekućine visina ultrazvučne fontane smanjuje s porastom koncentracije otopine, a za neviskozne tekućine visina ultrazvučne fontane povećava se s porastom koncentracije otopine.

IV. -Tehnička primjena ultrazvuka.

Različite primjene ultrazvuka mogu se grubo podijeliti u tri područja:

dobivanje podataka o tvari;

utjecaj na tvar;

obrada i prijenos signala.

Ovisnost brzine širenja i slabljenja zvučnih valova o svojstvima tvari i procesima koji se u njima odvijaju koristi se u sljedećim studijama:

proučavanje molekularnih procesa u plinovima, tekućinama i polimerima;

proučavanje građe kristala i drugih krutih tvari;

kontrola tijeka kemijskih reakcija, faznih prijelaza, polimerizacije itd .;

određivanje koncentracije otopina;

određivanje karakteristika čvrstoće i sastava materijala;

utvrđivanje prisutnosti nečistoća;

određivanje brzine protoka tekućine i plina.

Podaci o molekularnoj strukturi tvari daju se mjerenjem brzine i koeficijenta apsorpcije zvuka u njoj. To omogućuje mjerenje koncentracije otopina i suspenzija u pulpi i tekućinama, kontroliranje tijeka ekstrakcije, polimerizacije, starenja i kinetike kemijskih reakcija. Točnost određivanja sastava tvari i prisutnosti nečistoća ultrazvukom vrlo je velika i iznosi djelić posto.

Mjerenje brzine zvuka u čvrstim tijelima omogućuje određivanje elastičnih i čvrstoćnih karakteristika konstrukcijskih materijala. Takva neizravna metoda određivanja čvrstoće prikladna je zbog svoje jednostavnosti i mogućnosti korištenja u stvarnim uvjetima.

Ultrazvučni analizatori plina nadgledaju nakupljanje opasnih nečistoća. Ovisnost brzine ultrazvuka o temperaturi koristi se za beskontaktnu termometriju plinova i tekućina.

Ultrazvučni mjerači protoka koji rade na Dopplerov efekt temelje se na mjerenju brzine zvuka u tekućinama i plinovima u pokretu, uključujući one nehomogene (emulzije, suspenzije, pulpe). Slična se oprema koristi za određivanje brzine i protoka protoka krvi u kliničkim studijama.

Velika skupina mjernih metoda temelji se na refleksiji i raspršenju ultrazvučnih valova na granicama između medija. Ove metode omogućuju vam točno određivanje mjesta tijela stranih u okolišu i koriste se u područjima kao što su:

sonar;

ispitivanje bez razaranja i otkrivanje nedostataka;

medicinska dijagnostika;

određivanje razine tekućina i rasutih tvari u zatvorenim spremnicima;

određivanje veličine proizvoda;

vizualizacija zvučnih polja - zvučna slika i akustična holografija.

Refleksija, refrakcija i sposobnost fokusiranja ultrazvuka koriste se u ultrazvučnom otkrivanju nedostataka, u ultrazvučnim akustičkim mikroskopima, u medicinskoj dijagnostici za proučavanje makroinhomogenosti tvari. Prisutnost nepravilnosti i njihove koordinate određuju se odbijenim signalima ili strukturom sjene.

Metode mjerenja temeljene na ovisnosti parametara rezonantnog oscilatornog sustava o svojstvima medija koji ga opterećuje (impedancija) koriste se za kontinuirano mjerenje viskoznosti i gustoće tekućina, za mjerenje debljine dijelova, čiji je pristup moguć samo s jedne strane. Isti princip temelji se na ultrazvučnim ispitivačima tvrdoće, mjeračima razine, prekidačima razine. Prednosti ultrazvučnih metoda upravljanja: kratko vrijeme mjerenja, sposobnost upravljanja eksplozivnim, agresivnim i otrovnim okolišem, bez utjecaja alata na kontrolirano okruženje i procese.

V. - Zaključak:

U nastajanju istraživački rad Teoretski sam ispitao razloge nastanka ultrazvuka; proučavao su moderne primjene ultrazvuka u tehnologiji: ultrazvuk omogućuje otkrivanje molekularne strukture tvari, određivanje elastičnih i čvrstoćnih karakteristika strukturnih materijala, praćenje procesa nakupljanja opasnih nečistoća; Koristi se u ultrazvučnom otkrivanju nedostataka, u ultrazvučnim akustičnim mikroskopima, u medicinskoj dijagnostici, za proučavanje makrohomogenosti tvari, za kontinuirano mjerenje viskoznosti i gustoće tekućina, za mjerenje debljine dijelova, čiji je pristup moguć samo s jedne strane. Eksperimentalno sam dobio ultrazvučnu fontanu: otkrio sam da je maksimalna visina fontane 13-15 cm, (ovisno o razini vode u čaši, učestalosti ultrazvuka, koncentraciji otopine, viskoznosti otopine) . Eksperimentalno je istraživala svojstva ultrazvučnih valova u vodi: utvrdila je da su svojstva ultrazvučnog vala ista kao i zvučna vala, ali svi se procesi, zbog visoke frekvencije ultrazvuka, događaju s velikim prodorom u dubinu tvari.

Izvedeni eksperimenti dokazali su da se ultrazvučna fontana može koristiti za proučavanje svojstava otopina, kao što su koncentracija, gustoća, prozirnost i veličina otopljenih čestica. Ova metoda istraživanja odlikuje se brzinom i jednostavnošću provedbe, preciznošću studije i sposobnošću jednostavnog uspoređivanja različitih rješenja. Takve su studije relevantne za provedbu nadzora okoliša. Na primjer, pri proučavanju sastava jalovišta rudnika u gradu Olenegorsk na različitim dubinama ili za praćenje vode u postrojenjima za pročišćavanje.

Stoga sam potvrdio svoju hipotezu da ultrazvučni valovi imaju ista svojstva kao i zvučni valovi (refleksija, lom, smetnje), ali zbog veće prodorne snage u tvari, ultrazvuk ima više mogućnosti primjene u tehnologiji. Djelomično je potvrđena hipoteza o ovisnosti visine ultrazvučne fontane o gustoći tekućine: kada se promijeni koncentracija otopljene tvari, mijenja se gustoća i mijenja se visina fontane, ali prijenos energije ultrazvučnog vala ovisi o u većoj mjeri o viskoznosti otopine, stoga je za različite tekućine (viskozne i ne viskozne) ovisnost visine fontane o koncentraciji bila različita.

Vi. - Bibliografski popis:

Myasnikov L.L. Nečujan zvuk. Lenjingrad "Brodogradnja", 1967. 140 str.

Putovnica Demonstracijska ultrazvučna jedinica UD-76 3.836.000 PS

Horbenko I.G. Zvuk, ultrazvuk, infrazvuk. M., "Znanje", 1978.160 str. (Znanost i napredak)

Prilog 1

Dodatak 2

Dijagram 1

Ako se u kontinuiranom mediju - plinovima, tekućinama ili krutinama - pokaže da su čestice medija uklonjene iz ravnotežnog položaja, tada će ih sile elastičnosti koje na njih djeluju iz drugih čestica vratiti u ravnotežni položaj. U tom će slučaju čestice vršiti oscilatorno gibanje. Širenje elastičnih vibracija u kontinuiranom mediju proces je poput vala.
Pozvane su vibracije s frekvencijom od jedinica herca (Hz) do 20 herca infrazvučni, na frekvenciji od 20 Hz do 16 ... 20 kHz, stvaraju se oscilacije zvučni zvukovi. Ultrazvučne vibracije odgovaraju frekvencijama od 16 ... 20 kHz do 10 8 Hz, a oscilacije frekvencije veće od 10 8 Hz nazivaju se hipersonovi . Na slici 1.1 prikazana je logaritamska skala frekvencije koja se temelji na izrazu lg 2 f \u003d 1, 2, 3 ..., n, Gdje 1, 2, 3 ..., br - oktavni brojevi.

Slika 1.1 - Rasponi elastičnih vibracija u materijalnim medijima

Fizička priroda elastičnih vibracija je ista u cijelom frekvencijskom području. Da bismo razumjeli prirodu elastičnih vibracija, razmotrimo njihova svojstva.
Valni oblik je oblik valne fronte, tj. zbir bodova s \u200b\u200bistom fazom. Vibracije ravnine stvaraju ravni zvučni val, ako cilindar služi kao emiter, koji se povremeno skuplja i širi u smjeru svog radijusa, tada nastaje cilindrični val. Točkasti emiter ili pulsirajuća kugla, čije su dimenzije male u usporedbi s duljinom emitiranog vala, stvara sferni val.

Zvučni valovi klasificirani su prema vrsta valova : mogu biti uzdužni, poprečni, savijajući, torzijski - ovisno o uvjetima pobude i širenja. U tekućinama i plinovima šire se samo uzdužni valovi, au krutim se mogu pojaviti i poprečni i druge od navedenih vrsta valova. U uzdužnom valu smjer oscilacija čestica podudara se sa smjerom širenja valova (slika 1.2, i), posmični val širi se okomito na smjer vibracija čestica (slika 1.2, b) .

a) kretanje čestica medija tijekom širenja uzdužnog vala; b) kretanje čestica medija tijekom širenja poprečnog vala.

Slika 1.2 - Kretanje čestica tijekom širenja valova

Bilo koji val, kao oscilacija koja se širi u vremenu i prostoru, može se karakterizirati frekvencija , valna duljina i amplituda (Slika 3). U ovom je slučaju valna duljina λ povezana s frekvencijom f kroz brzinu širenja vala u danom materijalu c: λ = c / ž.

Slika 1.3 - Karakteristike oscilacijskog procesa

1.6 Praktična primjena ultrazvučnih vibracija niske energije

Područje primjene ultrazvučnih vibracija malog intenziteta (konvencionalno do 1 W / cm 2) vrlo je opsežno i razmotrit ćemo zauzvrat nekoliko glavnih primjena ultrazvučnih vibracija malog intenziteta.
1. Ultrazvučni uređaji za kontrolu kemijskih svojstava razni materijali i okoline. Svi se oni temelje na promjeni brzine ultrazvučnih vibracija u mediju i omogućuju:
- odrediti koncentraciju binarnih smjesa;
- gustoća otopina;
- stupanj polimerizacije polimera;
- prisutnost nečistoća, mjehurića plina u otopinama;
- utvrditi brzinu pojave kemijskih reakcija;
- sadržaj masti u mlijeku, vrhnju, vrhnju;
- disperzija u heterogenim sustavima itd.
Razlučivost modernih ultrazvučnih uređaja je 0,05%, točnost mjerenja brzine širenja na uzorcima duljine 1 m je 0,5-1 m / s (brzina u metalu je veća od 5000 m / s). Gotovo sva mjerenja provode se u usporedbi sa standardom.
2. Uređaji za kontrolu fizikalnih i kemijskih svojstavana temelju mjerenja ultrazvučnog slabljenja. Takvi uređaji omogućuju mjerenje viskoznosti, mjerenje gustoće, sastava, sadržaja nečistoća, plinova itd. Korištene tehnike također se temelje na metodama referentne analize.
3. Ultrazvučni mjerači protoka za tekućine u cjevovodima... Njihovo djelovanje također se temelji na mjerenju brzine širenja ultrazvučnih vibracija duž protoka fluida i uzvodno. Usporedba dviju brzina omogućuje vam određivanje brzine protoka, a za poznati presjek cjevovoda brzinu protoka. Primjer jednog od mjerača protoka (br. 15183 u Državnom registru mjernih instrumenata) prikazan je na slici 1.4.

Slika 1.4 - Stacionarni ultrazvučni mjerač protoka "AKRON"

Takav mjerač protoka mjeri zapreminsku brzinu protoka i ukupni volumen (količinu) tekućina koje teku u tlačnim cjevovodima sustava vodoopskrbe, kanalizacije i naftnih derivata bez vezanja u postojeći cjevovod. Načelo rada mjerača protoka sastoji se u mjerenju razlike u vremenu prolaska ultrazvučnog vala duž protoka i prema protoku kontrolirane tekućine, preračunavanjem u trenutnu vrijednost brzine protoka s naknadnom integracijom.
Pogreška instrumenta iznosi 2% gornje granice mjerenja. Gornju i donju granicu mjerenja postavlja operater. Mjerač protoka uključuje senzorsku jedinicu (sastoji se od dva ultrazvučna senzora i uređaja za njihovo pričvršćivanje na cijev) i elektroničku jedinicu, povezanu RF kabelom duljine do 50 m (standardno 10 m). Senzori su instalirani na ravnom dijelu cjevovoda na vanjskoj površini, bez prljavštine, boje i hrđe. Uvjet za ispravnu ugradnju senzora je prisutnost ravnog presjeka cijevi od najmanje 10 promjera cijevi - ispred i 5 promjera - nakon senzora.
4. Pokazatelji razine
Načelo rada temelji se na položaju razine tekućine ili rasutih materijala ultrazvučnim impulsima koji prolaze kroz plinski medij i na fenomenu odbijanja tih impulsa od sučelja "medij kojim se kontrolira plin". U ovom slučaju, mjera razine je vrijeme širenja zvučnih vibracija od emitora do kontroliranog sučelja između medija i natrag do prijemnika. Rezultati mjerenja prikazuju se na osobnom računalu, gdje se sva mjerenja pamte, uz naknadnu mogućnost njihovog pregleda i analize, kao i povezivanje sa sustavom automatiziranog prikupljanja i obrade podataka. Mjerač razine kao dio sustava može uključivati \u200b\u200bdržavne strojeve, pumpe i druge uređaje na razini iznad maksimalne i ispod minimalne vrijednosti, što omogućava automatizaciju tehnološkog procesa. Uz to, za snimače se formira strujni izlaz (0,5 mA, 0-20 mA).
Prekidač razine omogućuje vam nadzor temperature medija u spremnicima. Glavni izlazni format je udaljenost od vrha spremnika do površine tvari koju sadrži. Na zahtjev kupca, nakon pružanja potrebnih podataka, moguće je izmijeniti uređaj za prikaz visine, mase ili volumena tvari u spremniku.
5. Ultrazvučni analizatori sastava plina temelje se na uporabi ovisnosti brzine ultrazvuka u smjesi plinova o brzinama u svakom od plinova koji čine ovu smjesu.
6. Sigurnosni ultrazvučni uređaji na temelju mjerenja različitih parametara ultrazvučnih polja (amplitude vibracija kad se prostor između emitora i prijamnika preklapa, promjena frekvencije pri odbijanju od pokretnog objekta itd.).
7. Brojila temperature plina i požarni alarmi na temelju promjene brzine širenja kada se temperatura okoline promijeni ili pojava dima.
8. Ultrazvučni uređaji za ispitivanje bez razaranja. Ispitivanje bez razaranja jedna je od glavnih tehnoloških metoda za osiguravanje kvalitete materijala i proizvoda. Ne smije se raditi više od jednog proizvoda bez ispitivanja. Možete provjeriti testiranjem, ali možete testirati 1-10 proizvoda, ali ne možete provjeriti 100% svih proizvoda, jer provjeriti - znači pokvariti sve proizvode. Stoga je potrebno provjeriti bez uništavanja.
Jedna od najjeftinijih, najjednostavnijih i najosjetljivijih je ultrazvučna metoda ispitivanja bez razaranja. Glavne prednosti u odnosu na ostale metode nerazornog ispitivanja su:

- otkrivanje grešaka smještenih duboko u materijalu, što je postalo moguće zahvaljujući poboljšanoj probojnoj sposobnosti. Ultrazvučni pregled izvodi se do dubine od nekoliko metara. Različiti proizvodi podliježu inspekciji, na primjer: dugačke čelične šipke, rotacijski žigovi itd.;
- velika osjetljivost pri otkrivanju izuzetno malih nedostataka dugih nekoliko milimetara;
- precizno određivanje mjesta unutarnjih nedostataka, procjena njihove veličine, obilježja smjera, oblika i prirode;
- dovoljan pristup samo jednoj strani proizvoda;
- upravljanje postupkom elektroničkim putem, što omogućuje gotovo trenutno prepoznavanje nedostataka;
- volumetrijsko skeniranje, koje vam omogućuje ispitivanje volumena materijala;
- nema zahtjeva za mjerama opreza u vezi sa zdravljem;
- prenosivost opreme.

1.7 Praktična primjena ultrazvučnih vibracija visokog intenziteta

Danas su glavni procesi koji se provode i intenziviraju visokoenergetskim ultrazvučnim vibracijama obično podijeljeni u tri glavne podskupine, ovisno o vrsti okoliša u kojem se provode (slika 1.5).

Slika 1.5 - Primjena visokoenergetskih ultrazvučnih vibracija

Ovisno o vrsti okruženja, procesi se konvencionalno dijele na procese u tekućim, čvrstim i termoplastičnim materijalima i plinovitim (zračnim) medijima. U sljedećim odjeljcima detaljnije će se razmotriti postupci i uređaji za intenziviranje procesa u tekućim, čvrstim i termoplastičnim materijalima i plinovitim medijima.
Dalje ćemo razmotriti primjere glavnih tehnologija implementiranih pomoću visokoenergetskih ultrazvučnih vibracija.
1. Dimenzionalna obrada.

Ultrazvučne vibracije koriste se za obradu krhkih i izuzetno tvrdih materijala i metala.
Glavni tehnološki procesi intenzivirani ultrazvučnim vibracijama su bušenje, upuštanje navoja, navlačenje žice, poliranje, brušenje, bušenje složenih rupa. Do pojačavanja ovih tehnoloških procesa dolazi zbog nametanja ultrazvučnih vibracija na instrument.
2. Ultrazvučno čišćenje.
Danas postoji mnogo načina za čišćenje površina od različitih onečišćenja. Ultrazvučno čišćenje je brže, pruža visoku kvalitetu i pere teško dostupna područja. To osigurava zamjenu vrlo otrovnih, zapaljivih i skupih otapala običnom vodom.
Visokofrekventnim ultrazvučnim vibracijama automobilski rasplinjači i mlaznice se čiste za nekoliko minuta.
Razlog ubrzanja čišćenja je u kavitaciji, posebnom fenomenu u kojem se u tekućini stvaraju sitni mjehurići plina. Ti mjehurići pucaju (eksplodiraju) i stvaraju snažne vodene struje koje ispiru svu prljavštinu. To je princip da perilice rublja i male perilice danas postoje. Značajke provedbe postupka kavitacije i njegove mogućnosti razmatrat će se odvojeno. UZ čisti metale od pasta za poliranje, valjane proizvode od kamenca, drago kamenje s mjesta za poliranje. Čišćenje tiskarskih ploča, pranje tkanina, pranje ampula. Čišćenje složenih cjevovoda. Uz čišćenje, ultrazvuk je sposoban ukloniti sitne neravnine i polirati.
Ultrazvučno djelovanje u tekućim medijima uništava mikroorganizme i stoga se široko koristi u medicini i mikrobiologiji.
Moguća je i druga primjena ultrazvučnog čišćenja.
- pročišćavanje dima od krutih čestica u zraku. Za to se koristi i ultrazvučno djelovanje na maglu i dim. Čestice u ultrazvučnom polju počinju se aktivno kretati, sudaraju i lijepe zajedno i talože se na zidovima. Taj se fenomen naziva ultrazvučnom koagulacijom i koristi se za suzbijanje magle na aerodromima, cestama i morskim lukama.
3. Ultrazvučno zavarivanje.
Trenutno se ultrazvučnim vibracijama visokog intenziteta zavaruju polimerni termoplastični materijali. Zavarivanje polietilenskih cijevi, kutija, limenki pruža izvrsnu nepropusnost. Za razliku od drugih metoda, onečišćena plastika, cijevi s tekućinom itd. Mogu se kuhati ultrazvukom. U tom se slučaju sadržaj sterilizira.
Ultrazvučno zavarivanje koristi se za zavarivanje najtanje folije ili žice na metalni dio. Štoviše, ultrazvučno zavarivanje je hladno zavarivanje, budući da se šav formira na temperaturi nižoj od temperature topljenja. Dakle, zavarivanjem se spajaju aluminij, tantal, cirkonij, niobij, molibden itd.
Trenutno je ultrazvučno zavarivanje pronašlo najveću primjenu za brze postupke pakiranja i proizvodnju polimernih ambalažnih materijala.
4. Lemljenje i kalajisanje
Visokofrekventne ultrazvučne vibracije koriste se za lemljenje aluminija. Uz pomoć ultrazvuka moguće je kositriti, a zatim zalemiti keramiku, staklo, što je ranije bilo nemoguće. Feriti, lemeći poluprovodničke kristale na pozlaćene kućišta danas se ostvaruju pomoću ultrazvučne tehnologije.
5. Ultrazvuk u modernoj kemiji
Trenutno je, kako slijedi iz literarnih izvora, oblikovan novi smjer u kemiji - ultrazvučna kemija. Proučavajući kemijske transformacije koje se događaju pod djelovanjem ultrazvuka, znanstvenici su ustanovili da ultrazvuk ne samo da ubrzava oksidaciju, već u nekim slučajevima pruža redukcijski učinak. Dakle, željezo se reducira iz oksida i soli.
Dobri pozitivni rezultati postignuti su na intenziviranju ultrazvuka sljedećih kemijskih tehnoloških procesa:
- elektrodepozicija, polimerizacija, depolimerizacija, oksidacija, redukcija, disperzija, emulgiranje, aerosolna koagulacija, homogenizacija, impregnacija, rastvaranje, prskanje, sušenje, izgaranje, štavljenje itd.
Elektrodepozicija - taloženi metal dobiva finu kristalnu strukturu, poroznost se smanjuje. Tako se vrši bakrenje, kalajenje, posrebrenje. Postupak je brži, a kvaliteta premaza viša je nego u konvencionalnim tehnologijama.
Dobivanje emulzija: voda i masnoća, voda i esencijalna ulja, voda i živa. SAD prevladava prepreku nepomiješljivosti.
Polimerizacija (kombinacija molekula u jednu) - stupanj polimerizacije reguliran je frekvencijom ultrazvuka.
Disperzija - dobivanje superfinih pigmenata za dobivanje boja.
Sušenje - bez biološkog zagrijavanja aktivne tvari... U prehrambenoj, farmaceutskoj industriji.
Prskanje tekućina i topljenja. Intenziviranje procesa u raspršivačima. Dobivanje metalnog praha iz talina. Ovi uređaji za raspršivanje eliminiraju rotirajuće dijelove i dijelove koji se trljaju.
Ultrazvuk povećava učinkovitost izgaranja 20 puta u tekućim i krutim gorivima.
Impregnacija. Tekućina prolazi stotine puta brže kroz kapilare impregniranog materijala. Koristi se u proizvodnji krovnog materijala, pragova, cementnih ploča, tekstolita, getinaxa, impregnacije drva modificiranim smolama
6. Ultrazvuk u metalurgiji.
- Poznato je da metali pri topljenju upijaju plinove aluminija i njegovih legura. 80% svih plinova u rastaljenom metalu čine H2. To dovodi do pogoršanja kvalitete metala. Plinovi se mogu ukloniti ultrazvukom, što je u našoj zemlji omogućilo stvaranje posebnog tehnološkog ciklusa i široku upotrebu u proizvodnji metala.
- Ultrazvuk pomaže stvrdnjavanju metala
- U metalurgiji praha ultrazvuk potiče prianjanje čestica proizvedenog materijala. To eliminira potrebu za brtvljenjem pod visokim pritiskom.
7. UZ u rudarstvu.
Korištenje ultrazvuka omogućuje primjenu sljedećih tehnologija:
- Uklanjanje parafina sa zidova naftnih bušotina;
- Uklanjanje eksplozija metana u rudnicima zbog prskanja;
- Ultrazvučno bogaćenje ruda (flotacijska metoda pomoću ultrazvuka).
8. KM u poljoprivredi.
Ultrazvučne vibracije blagodati ugodno djeluju na sjeme i žitarice prije njihove sadnje. Dakle, tretiranje sjemena rajčice prije sadnje osigurava povećanje broja plodova, smanjuje vrijeme sazrijevanja i povećanje količine vitamina.
Ultrazvučni tretman sjemena dinje i kukuruza dovodi do povećanja prinosa za 40%.
Prilikom obrade ultrazvučnog sjemena moguće je osigurati dezinfekciju i uvesti potrebne elemente u tragovima iz tekućine
9. Prehrambena industrija.
U praksi se već primjenjuju sljedeće tehnologije:
- Prerada mlijeka za homogenizacijsku sterilizaciju;
- Obrada radi povećanja roka trajanja i kvalitete smrznutog mlijeka
- Dobivanje visokokvalitetnog mlijeka u prahu;
- Dobivanje emulzija za pečenje;
- Preradom kvasca za 15% povećava se snaga fermentacije;
- Dobivanje aromatičnih tvari, pire krumpir, vađenje masti iz jetre;
- Dodjela kamenca;
- vađenje biljnih i životinjskih sirovina;
- Proizvodnja parfema (6 ... 8 sati umjesto godine).
10. Ultrazvuk u biologiji.
- Velike doze ultrazvuka ubijaju mikroorganizme (stafilokoke, streptokoke, viruse);
- Mali intenziteti ultrazvučnog izlaganja potiču rast kolonija mikroorganizama;
11. Utjecaj na osobu.
Izlaganje ultrazvuku intenziteta do 0,1 ... 0,4 W / cm ima terapeutski učinak. U Americi se učinak intenziteta do 0,8 W / cm smatra terapijskim.
12. U medicini.
Ultrazvučni skalpeli, uređaji za vanjsku i unutarnju liposukciju, laparoskopski instrumenti, inhalatori, masažeri široko se koriste i mogu liječiti razne bolesti.
Sljedeći kolegij namijenjen je preliminarnom upoznavanju studenata, postdiplomaca, inženjera i tehnologa različitih industrija s osnovama ultrazvučnih tehnologija i namijenjen je davanju temeljnih znanja o teoriji stvaranja ultrazvučnih vibracija i praksi korištenja ultrazvučnih vibracija visokog intenziteta.

ULTRAZVUČNE VIBRACIJE, vibracije koje imaju tako visoku frekvenciju da zvukovi iz njih uho ne percipira. Frekvencije ultrazvučnih vibracija počinju od 15000-20000 Hz. Postojanje ultrazvučnih vibracija poznato je već duže vrijeme, a nakon pojave 1883. godine Galtonovog zvižduka koji je ispuštao nečujne zvukove, njihova demonstracija postala je dio nastavne prakse. Međutim, donedavno ultrazvučne vibracije nisu imale praktičnog značaja, jer nije bilo dovoljno snažnih izvora ultrazvučnih vibracija. Oživljavanje istraživanja ultrazvučnih vibracija započelo je 1917. - 19., Kada je Langevin u Parizu uspio upotrijebiti kvarc za dobivanje snažnih ultrazvučnih valova u vodi. Konkretno, istraživanje ultrazvučnih vibracija oživjelo je nakon Cadyjeva rada koji je započeo 1922 .; ovo se oživljavanje nastavlja u ovo vrijeme.

Metode dobivanja ultrazvučnih vibracija vrlo raznolik; gotovo sve metode dobivanja vibracija također su prikladne za ultrazvučne vibracije. Ne previše snažni zvukovi najlakše se mogu dobiti s Galtonovim zviždukom (slika 1), koji predstavlja zračni rezonator, čija prirodna frekvencija može varirati od 10 000 do 30 000 Hz i protiv čijeg je otvaranja usmjerena struja zraka. Snaga takvog zvižduka je mala, a u svim dolje opisanim metodama izvor energije ultrazvučne frekvencije je izmjenična električna struja, koja se obično dobiva iz samo-oscilirajućih električnih krugova s \u200b\u200belektroničkom svjetiljkom; jedina iznimka je pjevački luk, kojim je Neklepaev 1911. dobio ultrazvučne vibracije i valove s frekvencijama do 3.500.000 Hz, što odgovara valnoj duljini od oko 0,1 mm. Valovi su se primali u zrak, a pokazalo se da ih potonji prilično snažno apsorbira. Prvi snažni izvor ultrazvučnih vibracija bio je piezoelektrični odašiljač Langevin, dizajniran za rad u vodi. Glavni dio Langevin-ovog odašiljača je kvarcna ploča Q (slika 2), izrezana okomito na električnu os i opremljena pločama A, čvrsto zalijepljenom za nju, izmjeničnom strujom. Prikladnim izborom frekvencije, kada su prirodne vibracije odašiljača u rezonanciji sa strujom, one postaju vrlo snažne i emitiraju veliku ultrazvučnu energiju.

U Langevinovom podvodnom odašiljaču, samo je jedna ploča A u kontaktu s vodom, dok je druga zatvorena u kućište prikazano na Sl. 2 shematski isprekidanom crtom. Takvi se odašiljači obično grade za frekvencije oko 30 000-40 000 Hz.

Drvo i Lumis koristili su za svoje eksperimente ploče s vrlo tankim pločama, što praktički nije utjecalo na prirodnu frekvenciju ploče. Budući da im je ukupna debljina odašiljača bila mnogo manja, frekvencija ultrazvučnih vibracija bila je mnogo veća, naime reda veličine 5 · 10 5 Hz. Myasnikov je uspio doseći frekvencije od 10 6 -10 7 Hz; odašiljači su u oba slučaja bili smješteni u uljnoj kupelji, gdje su se širili ultrazvučni valovi. Postoje uspješni pokušaji dobivanja ultrazvučnih vibracija dovoljne snage i korištenjem magnetostriktivnih vibracija. Gaines je primio vrlo snažne ultrazvuke uzbudljivim magnetostriktivnim oscilacijama u cijevi od nikla, na niži dio na koje je u zraku djelovalo izmjenično magnetsko polje, a gornja smještena u tekućini ispuštala je zvuk. Električna iskra također daje nezadovoljavajuće rezultate. Langevin metoda je trenutno najbolja praktična metoda za proizvodnju moćnih ultrazvučnih odašiljača. Eksperimenti na dobivanju ultrazvučnih valova u zraku istom metodom pokazali su da je odziv odašiljača ove vrste u zraku vrlo beznačajan.

Širenje ultrazvučnih valova u plinovima i tekućinama općenito se pokorava istim zakonima kao i obični zvučni valovi, ali postoje neke osobitosti. Ultrazvučni valovi u zraku i plinovima se vrlo značajno apsorbiraju i što su jači, to je frekvencija ultrazvučnih valova veća. Najkraća od njih, koju je istražio Neklepaev, oslabljena je faktorom 100, nakon što je već prošla 6 mm. Valovi koji su 8 puta duži umanjeni su za istu količinu nakon prijeđenih 40 cm, itd. Osim toga, primjećuje se neka disperzija ultrazvučnih valova. Na velikim snagama ultrazvučnih odašiljača, uz ultrazvučno zračenje, iz njih postoji i "vjetar", koji je Meissner prvi otkrio na kvarcnim pločama, što se uočava i u podvodnim odašiljačima. Ako, kao u pokusima Wooda i Lumisa, ultrazvučni valovi padnu na granicu dvaju medija (u njihovim pokusima ulje - zrak i ulje - voda), tada je površina njihova kontakta uvelike iskrivljena zbog tzv. zvučni pritisak stvaraju se cijele fontane najmanjih prskanja, a u pokusima s uljem i vodom nastaje emulzija ulje u vodi; ultrazvučni valovi koji se šire duž staklene šipke uzrokuju peckanje na dodir, iako termometar pokazuje tek neznatno povišenje temperature. Fiziologija i djelovanje moćnih ultrazvučnih valova također su značajni: životinjske i biljne stanice i bakterije umiru na polju ultrazvučnih valova, pa se pokazalo da je moguće sterilizirati mlijeko ovom metodom; U blizini Langevinovih odašiljača stradala je riba. Možda s daljnji razvoj, ultrazvučni valovi dobit će terapeutsku vrijednost. Zbog izuzetno male valne duljine u polju ultrazvučnih valova, opaža se difrakcija svjetlosnih valova, kao i kod difrakcijskih rešetki (Debye i Sears). Izgrađeni (Pierce) interferometri za ultrazvučne valove, koji se koriste za određivanje brzine zvuka u plinovima i tekućinama. Razne primjene ultrazvučnih vibracija u tehnologiji, a gotovo svi se temelje na svojstvima upravo kvarcnih rezonatora. Budući da je prigušivanje u oscilirajućim kvarcnim šipkama, pločama i, posebno, prstenovima mnogo manje nego u električnim krugovima, potonji se u svim slučajevima kada je potrebna izražena rezonancija zamjenjuju prvima. Tako su postali široko rasprostranjeni kvarcni stabilizatori za; svojstvo kvarca da svijetli pri vibriranju, budući da se na njemu pojavljuju električni naboji, koristi se u valnim indikatorima (Gibet). Učestalost titranja kvarcnih prstenova toliko je konstantna da ih je Morrison koristio za električni sat koji je svojom točnošću nadmašio sve prethodno poznate, budući da je kvarc trenutno najbolji standard frekvencije.

Podvodni kvarcni odašiljači za ultrazvučne vibracije još uvijek se ne koriste široko, međutim zbog svoje visoke frekvencije imaju dvije prednosti u usporedbi s elektromagnetskim podvodnim odašiljačima: imaju, prvo; visoka usmjerenost, omogućujući vam fokusiranje snopa zraka koji iz njih proizlaze u uskom čvrstom kutu; drugo, imaju (s dobrim dizajnom, koji još nije u potpunosti postignut) visoku učinkovitost. Prije svega, korišteni su kao instrumenti za određivanje dubina u tzv. ehosoneri. Zrak zvuka koji emitira iz odašiljača usmjeren je prema dnu; reflektiran od njega, vraća se na isti odašiljač koji ga prima; instalacija snimanja registrira vrijeme putovanja zvuka od odašiljača do dna i natrag, odakle se izračunava dubina. Ultrazvučni odašiljači koriste se, između ostalog, za ožičenje od broda do broda i za podmornice kojima je zvučna komunikacija gotovo jedina moguća; ultrazvučni odašiljač je ujedno i prijemnik. Bilo je pokušaja da se ultrazvučnim zrakama otvore podmornice i ledene planine (Boyle i Reid, 1926.), da se prosvijetle kvarovi u metalima (S. Sokolov), ali rezultati koji su dovoljno pouzdani da bi odgovarajuće instalacije mogle ući u praksu još nisu dobiveni.

Ultrazvuk - to su elastične mehaničke vibracije s frekvencijom većom od 18 kHz, što je gornji prag sluha ljudsko uho... Zbog povećane frekvencije, ultrazvučne vibracije (UZK) imaju niz specifičnih značajki (sposobnost fokusiranja i usmjerenost zračenja), što omogućuje koncentraciju akustične energije na malim površinama zračene površine.

Iz izvora oscilacija, ultrazvuk se prenosi u mediju u obliku elastičnih valova i može se predstaviti u obliku valne jednadžbe za uzdužni ravninski val:

gdje L - pomak oscilirajuće čestice; t- vrijeme; x- udaljenost od izvora vibracija; iz je brzina zvuka u mediju.

Brzina zvuka je različita za svaki medij i ovisi o njegovoj gustoći i elastičnosti. Pojedine vrste valne jednadžbe omogućuju nam opisivanje širenja valova za mnoge praktične slučajeve.

Ultrazvučni valni oblik

Ultrazvučni valovi iz izvora vibracija šire se u svim smjerovima. U blizini svake čestice medija postoje druge čestice koje vibriraju s njom u istoj fazi. Poziva se skup točaka s istom fazom titranja površina vala.

Naziva se udaljenost preko koje se val širi u vremenu jednakom razdoblju titranja čestica medija valna duljina.

gdje T - period oscilacija; / - frekvencija vibracija.

Uz prednji dio vala naziva se skup točaka do kojih fluktuacije dosežu određenu vremensku točku. U svakom trenutku vremena postoji samo jedna valna fronta i ona se cijelo vrijeme pomiče, ali površine valova ostaju nepomične.

Ovisno o obliku valne površine razlikuju se ravni, cilindrični i sferni valovi. U najjednostavnijem slučaju, površine valova su ravne i valovi su pozvani ravan, a izvor njihovog uzbuđenja je avion. Cilindričan nazivaju se valovi, čije su površine valova koncentrični cilindri. Izvori pobude takvih valova pojavljuju se u obliku ravne crte ili cilindra. Sferna valove stvaraju točkasti ili sferni izvori čiji su polumjeri mnogo manji od valne duljine. Ako radijus prelazi valnu duljinu, tada se može smatrati ravnim.

Jednadžba ravnog vala koji se širi duž osi X,ako izvor pobude izvodi harmonijske oscilacije s kutnom frekvencijom ω i amplitudom A 0, ima oblik

Početna faza vala određuje se izborom ishodišta koordinate x i vrijeme t.

Kada se analizira prolazak jednog vala, ishodište se obično bira na takav način da i \u003d 0. Tada se jednadžba (3.2) može napisati u obliku

Posljednja jednadžba opisuje putujući val koji se širi prema porastu (+) ili smanjenju (-) vrijednosti. Jedno je od rješenja valne jednadžbe (3.1) za ravni val.

Ovisno o smjeru vibracija čestica medija u odnosu na smjer širenja valova, razlikuje se nekoliko vrsta ultrazvučnih valova (slika 3.1).

Ako čestice medija titraju duž crte koja se podudara sa smjerom širenja vala, tada se takvi valovi nazivaju uzdužni (slika 3.1, i). Kada se pomicanje čestica medija dogodi u smjeru okomitom na smjer širenja vala, valovi se nazivaju poprečni (slika 3.1, b).

Lik: 3.1. Shema vibracijskih pomaka čestica medija za različite tipove valova: i - uzdužni; b - poprečni; u - savijanje

U tekućinama i plinovima mogu se širiti samo uzdužni valovi, jer elastične deformacije u njima nastaju tijekom kompresije, a ne tijekom smicanja. I uzdužni i poprečni valovi mogu se širiti u krutinama, jer krutine imaju elastičnost oblika, t.j. nastoje zadržati svoj oblik kada su izloženi mehaničkim silama. Elastične deformacije i naprezanja nastaju u njima ne samo tijekom kompresije, već i tijekom smicanja.

U malim čvrstim tijelima, poput šipki, ploča, obrazac širenja valova je složeniji. U takvim se tijelima pojavljuju valovi koji su kombinacija dvije glavne vrste: torzijska, savijajuća, površinska.

Vrsta vala u krutini ovisi o prirodi pobude oscilacija, obliku krutine, njenim dimenzijama u odnosu na valnu duljinu, a pod određenim uvjetima može istovremeno postojati nekoliko vrsta valova. Shematski prikaz savojnog vala prikazan je na sl. 3.1, c. Kao što vidite, pomicanje čestica medija događa se okomito na smjer širenja valova i duž njega. Dakle, val savijanja ima zajedničke značajke i P i S valova.