¿Cuáles son las ventajas de las aplicaciones ultrasónicas en la agricultura, la industria, el tratamiento médico y el ejército?
2. Tratamiento con ultrasonido. Utilizando los efectos mecánicos, los efectos de cavitación, los efectos térmicos y los efectos químicos de las ondas ultrasónicas, se pueden realizar soldaduras ultrasónicas, perforación, trituración de sólidos, emulsificación, desgasificación, eliminación de polvo, limpieza, esterilización, promoción de reacciones químicas e investigaciones biológicas en la industria y la minería. , agricultura, medicina y otros departamentos han sido ampliamente utilizados.
3. Investigación básica. Después de que las ondas ultrasónicas actúan sobre el medio, se produce un proceso de relajación acústica en el medio. El proceso de relajación acústica va acompañado del proceso de transporte de energía entre cargas eléctricas moleculares, que macroscópicamente se manifiesta como la absorción de ondas sonoras (ver ondas sonoras). Las características y estructura de la materia se pueden explorar a través de las leyes de absorción de ondas ultrasónicas, formando una rama de la acústica molecular. La longitud de onda de las ondas sonoras ordinarias es mayor que la distancia entre los átomos en los sólidos. En este caso, el sólido puede verse como un medio continuo. Pero para las ondas ultrasónicas con frecuencias superiores a 1012 Hz, la longitud de onda es comparable a la separación atómica en los sólidos. En este punto, el sólido debe considerarse como una estructura reticular con periodicidad espacial. La energía de las vibraciones de la red está cuantificada. Se llama fonón (ver Física del estado sólido). El efecto de las ondas ultrasónicas sobre los sólidos se puede atribuir a la interacción entre las ondas ultrasónicas y los fonones térmicos, electrones, fotones y diversas cuasipartículas. El estudio de la generación, detección y propagación de ondas ultrasónicas en sólidos y el estudio de fenómenos acústicos en helio líquido-líquido cuántico constituyen un nuevo campo de la acústica moderna.
2 Aplicación de los ultrasonidos en la agricultura
2.1 Principios básicos del tratamiento y procesamiento ultrasónico
El equipo de procesamiento ultrasónico consiste principalmente en generadores ultrasónicos, transductores, concentrador ultrasónico y El circuito de adaptación entre el generador ultrasónico y el transductor se compone de cuatro partes. Como se muestra en la Figura 1, el generador ultrasónico genera una cierta cantidad de energía eléctrica de alta frecuencia y la suministra al transductor ultrasónico. El transductor ultrasónico convierte la energía eléctrica en energía mecánica y luego amplifica la energía mecánica a través del concentrador ultrasónico. Se aplica energía sonora al material a tratar. Los efectos biológicos del ultrasonido se utilizan ampliamente y los principales efectos biológicos son los efectos mecánicos y los efectos térmicos causados por la cavitación. El principio básico del tratamiento y procesamiento ultrasónico utiliza principalmente el fenómeno de cavitación de la dinámica de líquidos. La cavitación ultrasónica se refiere a las diversas propiedades dinámicas de las burbujas activadas por ultrasonidos. Estas manifestaciones pueden variar desde una cavitación leve y regular en estado estacionario hasta una fuerte cavitación transitoria de corta duración. La burbuja de cavitación transitoria se contrae adiabáticamente hasta colapsar. La burbuja puede presentar altas temperaturas y presiones de miles de atmósferas, acompañadas de potentes ondas de choque o chorros. La irradiación ultrasónica puede mejorar el movimiento de partículas en medios líquidos, acelerar la transferencia de masa y también puede afectar las capas límite, membranas, paredes celulares y vacuolas. La cavitación ultrasónica también puede destruir células y desnaturalizar enzimas. Cita a continuación.
2.2 Determinación ultrasónica de plomo en suelo. Se puede observar que el tratamiento ultrasónico con cierta frecuencia e intensidad puede fortalecer ciertos indicadores fisiológicos y bioquímicos de las plantas y promover su crecimiento y desarrollo.
2.5 Efecto del tratamiento ultrasónico en la respiración de las plantas
El estudio de la respiración de las plantas siempre ha sido un punto caliente en la investigación de la fisiología vegetal, especialmente para los cultivos, cuya respiración está directamente relacionada con el rendimiento. Por tanto, su investigación tiene un importante significado teórico y práctico para el desarrollo de la agricultura. En 1975, Albu E descubrió que la intensidad de la respiración de las plantas anuales (como los tomates y los pepinos) disminuía después de que las verduras fueran tratadas con ondas ultrasónicas de baja frecuencia (25 kHz). Sin embargo, la intensidad de la respiración aumenta en plantas bienales como el repollo y la cebolla [7]. Se puede especular que el tratamiento ultrasónico de cultivos relacionados puede aumentar el rendimiento de los cultivos.
2.6 Arado ultrasónico
Los arados tradicionales requieren una tracción de maquinaria pesada, que no solo compacta el suelo profundo, sino que también lo hace incapaz de retener agua y nutrientes y la capa superior del suelo queda desintegrada; erosionados por el viento y la lluvia, lo que supone una importante preocupación oculta para muchos agricultores. Además, a medida que las raíces y los residuos de plantas en descomposición se extraen del suelo debido al arado repetido, emiten gas dióxido de carbono. La ingeniera mecánica agrícola jordana Nida Abuhard inventó el uso de ondas ultrasónicas para aflojar la tierra.
Sus resultados experimentales muestran que el suelo se puede aflojar hasta una profundidad de 20 cm, lo que cumple plenamente con la profundidad de aflojamiento del suelo de cultivos generales.
2.7 Tratamiento ultrasónico de raíces de plantas [8]
El azúcar es uno de los componentes principales de las plantas, y los azúcares solubles se refieren principalmente a monosacáridos y oligosacáridos. El contenido de monosacáridos de fosfato en las células vegetales no es elevado, pero son los principales productos intermedios durante la fotosíntesis y la respiración y son extremadamente importantes en el proceso metabólico. Después de la estimulación ultrasónica, el contenido de azúcar soluble en las raíces fue un 29,6% mayor que el del grupo de control. Las abundantes proteínas son la base material de las células para llevar a cabo una serie de actividades fisiológicas. Después de la estimulación ultrasónica, la proteína soluble en el sistema radicular aumentó en un 35,3. El alto nivel de contenido de proteína soluble aseguró la gran capacidad de las células para dividirse y crecer, lo que indica que después de la estimulación ultrasónica, las células de la raíz de la planta tenían una gran capacidad para dividirse y crecer. .
2.8 Control ultrasónico de plagas [9] y promoción de la eclosión de gusanos de seda
Utilice un generador ultrasónico de 250 W-CFS (producido por Zhongyuan Electronic Instrument Factory) para combinar con un tanque de limpieza independiente. Las castañas con gusanos en la fruta se remojaron en agua del grifo en un tanque de limpieza, se encendieron a 19,5~20,5 kHz durante 15 minutos, luego se drenaron y se almacenaron durante 2 semanas. Se cortaron e inspeccionaron frutos de castaño. La longitud era de aproximadamente 10 mm, pero las larvas de menos de 6 mm murieron a medida que se extendió el tiempo de tratamiento, la mortalidad de los insectos fue básicamente la misma. Además, algunas personas utilizan métodos y equipos similares para procesar los huevos de gusanos de seda (aproximadamente medio minuto). El resultado directo es que el tiempo de eclosión de los gusanos de seda de las hormigas es básicamente el mismo. Los resultados del seguimiento mostraron que su tasa de tambaleo era mayor que la de los adultos criados en las mismas condiciones. Algunas personas intentan combatir las plagas de las frutas (manzanas, peras, etc.). ) mediante ecografía, pero la mayoría fracasa.
2.9 Inducción ultrasónica del parto
3. Aplicación de los ultrasonidos en la industria
Medidor de nivel de líquido ultrasónico
Medidor de flujo ultrasónico
Instrumento de inspección por ultrasonidos
Interruptor de límite por ultrasonidos
Dispositivo de limpieza por ultrasonidos
Industrias de aplicación:
Categoría industrial electrónica y eléctrica
Maquinaria industrial, maquinaria óptica, tesoros
Procesamiento de piedras, industria relojera, automóviles y motocicletas
Alimentos textiles de fibras químicas en la industria de las motocicletas
Acercando la aviación y la industria aeronáutica
4. Aplicación de ondas ultrasónicas en el ámbito militar.
Armas acústicas
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Las armas de asalto probablemente sean algo nuevo para muchas personas. Más recientemente, estuvo ubicado en San Diego, California, EE. UU.
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Sónar activo: El principio básico es el mismo que el de los murciélagos.