Ультразвук – это звук частотой более 20 килогерц . [1] Эта частота является приблизительным верхним пределом слышимости человеческого слуха у здоровых молодых людей. Физические принципы акустических волн применимы к любому диапазону частот, включая ультразвук. Ультразвуковые устройства работают с частотами от 20 кГц до нескольких гигагерц.
Ультразвук используется во многих областях. Ультразвуковые устройства используются для обнаружения объектов и измерения расстояний. Ультразвуковая визуализация или сонография часто используются в медицине. При неразрушающем контроле изделий и конструкций ультразвук используют для обнаружения невидимых дефектов. В промышленности ультразвук используется для очистки, смешивания и ускорения химических процессов. Такие животные, как летучие мыши и морские свиньи , используют ультразвук для обнаружения добычи и препятствий. [2]
Акустика , наука о звуке , берет свое начало еще у Пифагора в VI веке до нашей эры, который писал о математических свойствах струнных инструментов . Эхолокация у летучих мышей была открыта Лаццаро Спалланцани в 1794 году, когда он продемонстрировал, что летучие мыши охотятся и ориентируются с помощью неслышимых звуков, а не зрения. Фрэнсис Гальтон в 1893 году изобрел свисток Гальтона , регулируемый свисток , производящий ультразвук, который он использовал для измерения диапазона слуха людей и других животных, продемонстрировав, что многие животные могут слышать звуки, превышающие диапазон слышимости человека.
Первая статья по истории ультразвука была написана в 1948 году. [3] По словам ее автора, во время Первой мировой войны русский инженер Чиловский представил французскому правительству идею обнаружения подводных лодок. Последний пригласил для оценки Поля Ланжевена , тогдашнего директора Школы физики и химии в Париже. Предложение Чиловского заключалось в том, чтобы возбудить цилиндрический слюдяный конденсатор высокочастотной дугой Поульсена с частотой примерно 100 кГц и, таким образом, создать ультразвуковой луч для обнаружения подводных объектов. Идея обнаружения подводных препятствий была предложена еще Л. Ф. Ричардсоном после катастрофы «Титаника» . Ричардсон предложил разместить высокочастотный гидравлический свисток в фокусе зеркала и использовать его для обнаружения подводных навигационных опасностей. Прототип был построен сэром Чарльзом Парсонсом , изобретателем паровой турбины , но устройство оказалось непригодным для этой цели. В устройстве Ланжевена использовался пьезоэлектрический эффект , с которым он был знаком, будучи студентом лаборатории Жака и Пьера Кюри . [4] Ланжевен рассчитал и изготовил ультразвуковой преобразователь , состоящий из тонкого листа кварца , зажатого между двумя стальными пластинами. Ланжевен был первым, кто сообщил о биоэффектах ультразвука, связанных с кавитацией . [5]
Ультразвук определяется Американским национальным институтом стандартов как « звук частотой более 20 кГц». В воздухе при атмосферном давлении ультразвуковые волны имеют длину волны 1,9 см или меньше.
Ультразвук может генерироваться на очень высоких частотах; Ультразвук используется в сонохимии на частотах до нескольких сотен килогерц. [6] [7] Медицинское оборудование для визуализации использует частоты в диапазоне МГц. [8] Ультразвуковые волны УВЧ генерируются в гигагерцовом диапазоне. [9] [10] [11]
Определение характеристик чрезвычайно высокочастотного ультразвука создает проблемы, поскольку такое быстрое движение приводит к тому, что сигналы становятся круче и образуют ударные волны . [12]
Верхний предел частоты у человека (около 20 кГц) обусловлен ограничениями среднего уха . Слуховое ощущение может возникнуть, если ультразвук высокой интенсивности подается непосредственно в череп человека и достигает улитки по костной проводимости , минуя среднее ухо. [13]
Дети могут слышать некоторые высокие звуки, которые не слышат пожилые люди, поскольку у людей верхний предел слуха имеет тенденцию снижаться с возрастом. [14] Американская компания сотовой связи использовала это для создания сигналов вызова, которые предположительно слышны только молодым людям, [15] но многие пожилые люди могут слышать эти сигналы, что может быть связано со значительными различиями в возрастном ухудшении состояния здоровья. верхний порог слышимости.
Летучие мыши используют различные методы ультразвуковой дальнометрии ( эхолокации ) для обнаружения своей добычи. Они могут обнаруживать частоты выше 100 кГц, возможно, до 200 кГц. [16]
Многие насекомые обладают хорошим ультразвуковым слухом, и большинство из них ведут ночной образ жизни и прислушиваются к эхолокационным летучим мышам. К ним относятся многие группы мотыльков , жуков , богомолов и златоглазок . Услышав звук летучей мыши, некоторые насекомые начинают уклоняться , чтобы избежать поимки. [17] Ультразвуковые частоты вызывают у совки рефлекторное действие , которое заставляет ее слегка опускаться во время полета, чтобы избежать нападения. [18] Тигровые мотыльки также издают щелчки, которые могут нарушить эхолокацию летучих мышей, [19] [20] и в других случаях могут рекламировать тот факт, что они ядовиты, издавая звук. [21] [22]
Диапазон слуха собак и кошек простирается до ультразвука; верхний предел слухового диапазона собаки составляет около 45 кГц, а у кошки — 64 кГц. [23] [24] Дикие предки кошек и собак развили этот более высокий диапазон слуха, чтобы слышать высокочастотные звуки, издаваемые их любимой добычей, мелкими грызунами. [23] Собачий свисток — это свисток, излучающий ультразвук, используемый для дрессировки и вызова собак. Частота большинства собачьих свистков находится в диапазоне от 23 до 54 кГц. [25]
Зубатые киты , в том числе дельфины , могут слышать ультразвук и использовать такие звуки в своей навигационной системе ( биосонаре ), чтобы ориентироваться и ловить добычу. [26] У морских свиней самый высокий известный верхний предел слуха составляет около 160 кГц. [27] Некоторые виды рыб способны улавливать ультразвук. Было показано, что в отряде Clupeiformes представители подсемейства Alosinae ( shad ) способны улавливать звуки с частотой до 180 кГц, в то время как другие подсемейства (например, сельди ) могут слышать только до 4 кГц. [28]
Сообщается, что ни один вид птиц не чувствителен к ультразвуку. [29]
Коммерческие ультразвуковые системы продаются для предполагаемой электронной борьбы с вредителями в помещении и ультразвуковой борьбы с водорослями на открытом воздухе . Однако научных доказательств эффективности таких устройств для этих целей не существует. [30] [31] [32]
Ультразвуковой уровень или сенсорная система не требуют контакта с целью. Для многих процессов в медицинской, фармацевтической, военной и общей промышленности это является преимуществом перед встроенными датчиками, которые могут загрязнять жидкости внутри сосуда или трубки или засоряться продуктом.
Используются как непрерывные, так и импульсные системы. Принцип импульсной ультразвуковой технологии заключается в том, что передаваемый сигнал состоит из коротких всплесков ультразвуковой энергии. После каждого всплеска электроника ищет обратный сигнал в течение небольшого промежутка времени, соответствующего времени, необходимому энергии для прохождения через сосуд. Только сигнал, полученный в течение этого окна, будет соответствовать требованиям для дополнительной обработки сигнала.
Популярным потребительским приложением ультразвуковой дальнометрии была камера Polaroid SX-70 , которая включала в себя легкую систему преобразователей для автоматической фокусировки камеры. Позже компания Polaroid лицензировала эту ультразвуковую технологию, и она стала основой множества ультразвуковых продуктов.
Распространенным применением ультразвука является автоматическое открывание дверей, где ультразвуковой датчик обнаруживает приближение человека и открывает дверь. Ультразвуковые датчики также используются для обнаружения злоумышленников; Ультразвук может охватить большую площадь из одной точки. Расход в трубах или открытых каналах можно измерить ультразвуковыми расходомерами, которые измеряют среднюю скорость текущей жидкости. В реологии акустический реометр основан на принципе ультразвука. В механике жидкости поток жидкости можно измерить с помощью ультразвукового расходомера .
Ультразвуковой контроль — это тип неразрушающего контроля, обычно используемый для обнаружения дефектов материалов и измерения толщины объектов. Частоты от 2 до 10 МГц являются общими, но для специальных целей используются другие частоты. Проверка может быть ручной или автоматизированной и является неотъемлемой частью современных производственных процессов. Можно проверять большинство металлов, а также пластмассы и аэрокосмические композиты . Ультразвук более низкой частоты (50–500 кГц) также можно использовать для проверки менее плотных материалов, таких как дерево, бетон и цемент .
Ультразвуковой контроль сварных соединений стал альтернативой рентгенографии для неразрушающего контроля с 1960-х годов. Ультразвуковой контроль исключает использование ионизирующего излучения, обеспечивая безопасность и экономию. Ультразвук также может предоставить дополнительную информацию, например, о глубине дефектов сварного соединения. Ультразвуковой контроль превратился из ручных методов в компьютеризированные системы, которые автоматизируют большую часть процесса. Ультразвуковой контроль соединения позволяет выявить наличие дефектов, измерить их размеры и определить местонахождение. Не все свариваемые материалы одинаково поддаются ультразвуковому контролю; некоторые материалы имеют большой размер зерен, что приводит к высокому уровню фонового шума при измерениях. [33]
Ультразвуковое измерение толщины — один из методов контроля качества сварных швов.
Обычно ультразвук используется для определения дальности под водой ; это использование также называется сонаром . Ультразвуковой импульс генерируется в определенном направлении. Если на пути этого импульса находится объект, часть или весь импульс будет отражен обратно к передатчику в виде эха и может быть обнаружен на пути приемника. Измеряя разницу во времени между передаваемым импульсом и принимаемым эхом, можно определить расстояние.
Измеренное время прохождения импульсов сонара в воде сильно зависит от температуры и солености воды. Ультразвуковая дальнометрия также применяется для измерений в воздухе и на небольших расстояниях. Например, ручные ультразвуковые измерительные инструменты могут быстро измерить планировку помещений.
Хотя дальномер под водой осуществляется как на суб-, так и на слышимых частотах на больших расстояниях (от 1 до нескольких километров), ультразвуковой дальномер используется, когда расстояния короче и требуется более высокая точность измерения расстояний. Ультразвуковые измерения могут быть ограничены барьерными слоями с большими перепадами солености, температуры или вихрей. Расстояние в воде варьируется от сотен до тысяч метров, но может быть выполнено с точностью от сантиметров до метров.
Ультразвуковая идентификация (USID) — это технология системы локации в реальном времени (RTLS) или системы внутреннего позиционирования (IPS), используемая для автоматического отслеживания и определения местоположения объектов в реальном времени с использованием простых и недорогих узлов (значков/меток), прикрепленных или встроенных. в объектах и устройствах, которые затем передают ультразвуковой сигнал, чтобы сообщить свое местоположение микрофонным датчикам.
Потенциал ультразвукового изображения объектов, при котором звуковая волна 3 ГГц могла бы обеспечить разрешение, сравнимое с оптическим изображением, был признан Сергеем Соколовым в 1939 году. В то время такие частоты были невозможны, а существующие технологии производили относительно низкое качество. контрастные изображения с плохой чувствительностью. [34] Ультразвуковая визуализация использует частоты 2 мегагерца и выше; более короткая длина волны позволяет разрешать мелкие внутренние детали в структурах и тканях. Плотность мощности обычно составляет менее 1 Вт на квадратный сантиметр, чтобы избежать эффектов нагрева и кавитации в исследуемом объекте. [35] Применения ультразвуковой визуализации включают промышленный неразрушающий контроль, контроль качества и медицинское применение. [34]
Акустическая микроскопия — это метод использования звуковых волн для визуализации структур, слишком маленьких, чтобы их мог рассмотреть человеческий глаз. В акустических микроскопах используются высокие и сверхвысокие частоты до нескольких гигагерц. Отражение и дифракция звуковых волн от микроскопических структур могут дать информацию, недоступную для света.
Медицинское ультразвуковое исследование — это диагностический метод медицинской визуализации на основе ультразвука, используемый для визуализации мышц, сухожилий и многих внутренних органов для определения их размера, структуры и любых патологических поражений с помощью томографических изображений в реальном времени. Ультразвук использовался рентгенологами и сонографистами для получения изображений человеческого тела на протяжении как минимум 50 лет и стал широко используемым диагностическим инструментом. Эта технология относительно недорогая и портативная, особенно по сравнению с другими методами, такими как магнитно-резонансная томография (МРТ) и компьютерная томография (КТ). Ультразвук также используется для визуализации плода во время планового и неотложного дородового ухода . Такие диагностические методы, используемые во время беременности , называются акушерской сонографией . Правильно выполненное ультразвуковое исследование, применяемое в настоящее время в медицинской сфере, не представляет никаких известных рисков для пациента. [36] В сонографии не используется ионизирующее излучение , а уровни мощности, используемые для визуализации, слишком низки, чтобы вызвать неблагоприятные эффекты нагрева или давления в тканях. [37] [38] Хотя долгосрочные последствия воздействия ультразвука при диагностической интенсивности до сих пор неизвестны, [39] в настоящее время большинство врачей считают, что польза для пациентов перевешивает риски. [40] Принцип ALARA (настолько низкий, насколько это разумно достижимый уровень) был предложен для ультразвукового исследования – то есть сохранение времени сканирования и настроек мощности как можно более низкими, но соответствующими диагностической визуализации – и что этот принцип используется в немедицинских целях, которые по определению не нужны, активно не рекомендуются. [41]
Ультразвук также все чаще используется при травмах и оказании первой помощи, при этом экстренное ультразвуковое исследование становится основным методом работы большинства бригад скорой медицинской помощи. Кроме того, ультразвук используется в случаях удаленной диагностики, когда требуется телеконсультация , например, научные эксперименты в космосе или диагностика мобильных спортивных команд. [42]
По данным RadiologyInfo, [43] ультразвуковые исследования полезны для выявления аномалий таза и могут включать методы, известные как УЗИ брюшной полости (трансабдоминальное), вагинальное (трансвагинальное или эндовагинальное) УЗИ у женщин, а также ректальное (трансректальное) УЗИ у мужчин.
Диагностическое ультразвуковое исследование применяется у лошадей наружно для оценки повреждений мягких тканей и сухожилий, а также внутренне, в частности, для репродуктивной работы – оценки репродуктивных путей кобылы и выявления беременности. [44] Его также можно использовать наружно у жеребцов для оценки состояния и диаметра семенников, а также внутренне для репродуктивной оценки (семявыносящий проток и т. д.). [45]
К 2005 году ультразвуковая технология начала использоваться в мясном животноводстве для улучшения здоровья животных и повышения продуктивности животноводства. [46] Ультразвук используется для оценки толщины жира, площади ребер и внутримышечного жира у живых животных. [47] Он также используется для оценки здоровья и характеристик нерожденных телят.
Ультразвуковая технология предоставляет производителям крупного рогатого скота возможность получать информацию, которую можно использовать для улучшения разведения и содержания крупного рогатого скота. Эта технология может быть дорогостоящей и требует значительных затрат времени на непрерывный сбор данных и обучение операторов. [47] Тем не менее, эта технология оказалась полезной при управлении и проведении операций по разведению крупного рогатого скота. [46]
В мощных приложениях ультразвука часто используются частоты от 20 до нескольких сотен кГц. Интенсивность может быть очень высокой; При мощности выше 10 Вт на квадратный сантиметр в жидких средах может возникнуть кавитация, а в некоторых приложениях используется мощность до 1000 Вт на квадратный сантиметр. Столь высокая интенсивность может вызывать химические изменения или оказывать значительное воздействие путем прямого механического воздействия, а также инактивировать вредные микроорганизмы. [35]
Ультразвук используется с 1940-х годов физиотерапевтами и эрготерапевтами для лечения соединительной ткани : связок , сухожилий и фасций (а также рубцовой ткани ). [48] Состояния, при которых ультразвук можно использовать для лечения, включают следующие примеры: растяжение связок , растяжение мышц , тендинит , воспаление суставов, подошвенный фасциит , метатарзалгия , раздражение фасеточных суставов, импинджмент-синдром , бурсит , ревматоидный артрит , остеоартрит и спайки рубцовой ткани . .
Ультразвук относительно высокой мощности может разрушать каменистые отложения или ткани, увеличивать проницаемость кожи, ускорять действие лекарств на целевой области, помогать в измерении эластичных свойств ткани и может использоваться для сортировки клеток или мелких частиц для исследования. [49]
Ультразвуковая ударная обработка (UIT) использует ультразвук для улучшения механических и физических свойств металлов. [50] Это метод металлургической обработки, при котором ультразвуковая энергия воздействует на металлический предмет. Ультразвуковая обработка может привести к контролируемому остаточному напряжению сжатия, измельчению зерна и уменьшению размера зерна. Усталость при низких и высоких циклах увеличивается, и было документально подтверждено, что она обеспечивает увеличение до десяти раз больше, чем у образцов без UIT. Кроме того, UIT доказал свою эффективность в решении проблем коррозионного растрескивания под напряжением , коррозионной усталости и связанных с ними проблем.
Когда инструмент UIT, состоящий из ультразвукового преобразователя, штифтов и других компонентов, вступает в контакт с заготовкой, он акустически соединяется с заготовкой, создавая гармонический резонанс. [51] Этот гармонический резонанс осуществляется на тщательно откалиброванной частоте, на которую металлы реагируют очень благоприятно.
В зависимости от желаемого эффекта лечения применяется комбинация различных частот и амплитуд смещения. Эти частоты находятся в диапазоне от 25 до 55 кГц [52] с амплитудой смещения резонансного тела от 22 до 50 мкм (0,00087 и 0,0020 дюйма).
Устройства UIT основаны на магнитострикционных преобразователях.
Ультразвук предлагает большой потенциал в обработке жидкостей и суспензий за счет улучшения смешивания и химических реакций в различных приложениях и отраслях. Ультразвуковая обработка генерирует чередующиеся волны низкого и высокого давления в жидкостях, что приводит к образованию и резкому коллапсу небольших вакуумных пузырьков. Это явление называется кавитацией и вызывает высокоскоростные удары струй жидкости и сильные гидродинамические сдвиговые силы. Эти эффекты используются для деагломерации и измельчения материалов микрометрового и нанометрового размера, а также для дезинтеграции клеток или смешивания реагентов. В этом аспекте ультразвуковая обработка является альтернативой высокоскоростным миксерам и бисерным мельницам. Ультразвуковая фольга под движущейся проволокой в бумагоделательной машине будет использовать ударные волны от взрывающихся пузырьков для более равномерного распределения целлюлозных волокон в произведенном бумажном полотне, что позволит получить более прочную бумагу с более ровной поверхностью. Кроме того, химические реакции выигрывают от свободных радикалов, создаваемых кавитацией, а также от поступления энергии и переноса материала через пограничные слои. Для многих процессов этот сонохимический (см. Сонохимия ) эффект приводит к существенному сокращению времени реакции, как, например, при переэтерификации нефти в биодизель . [ нужна цитата ]
Существенная интенсивность ультразвука и высокие амплитуды ультразвуковых колебаний необходимы для многих применений обработки, таких как нанокристаллизация, наноэмульгирование, [53] деагломерация, экстракция, разрушение клеток, а также многие другие. Обычно процесс сначала тестируется в лабораторном масштабе, чтобы доказать его осуществимость и установить некоторые необходимые параметры ультразвукового воздействия. После завершения этого этапа процесс переводится в пилотный (стендовый) масштаб для сквозной оптимизации перед производством, а затем в промышленный масштаб для непрерывного производства. На этапе масштабирования важно убедиться, что все местные условия воздействия (амплитуда ультразвука, интенсивность кавитации , время пребывания в активной зоне кавитации и т. д.) остаются неизменными. При выполнении этого условия качество конечного продукта остается на оптимизированном уровне, а производительность увеличивается на предсказуемый «коэффициент масштабирования». Увеличение производительности является результатом того, что лабораторные, лабораторные и промышленные системы ультразвуковой обработки включают в себя все более крупные ультразвуковые рупоры , способные создавать все более крупные зоны кавитации высокой интенсивности и, следовательно, обрабатывать больше материала в единицу времени. Это называется «прямой масштабируемостью». Важно отметить, что увеличение мощности ультразвукового процессора само по себе не приводит к прямой масштабируемости, поскольку оно может сопровождаться (и часто сопровождается) снижением амплитуды ультразвука и интенсивности кавитации. Во время прямого масштабирования необходимо поддерживать все условия обработки, в то время как номинальная мощность оборудования увеличивается, чтобы обеспечить работу более крупного ультразвукового рупора. [54] [55] [56]
Исследователь из Научно-исследовательского института промышленных материалов Алессандро Малутта разработал эксперимент, который продемонстрировал захватывающее действие стоячих ультразвуковых волн на волокна древесной массы, разбавленные водой, и их параллельную ориентацию в эквидистантных плоскостях давления. [57] Время ориентации волокон в эквидистантных плоскостях измеряется с помощью лазера и электрооптического датчика. Это могло бы обеспечить бумажной промышленности систему быстрого онлайн-измерения размера волокна. Несколько иная реализация была продемонстрирована в Университете штата Пенсильвания с использованием микрочипа, который генерировал пару перпендикулярных стоячих поверхностных акустических волн, позволяющих располагать частицы на равном расстоянии друг от друга на сетке. Этот эксперимент, получивший название «Акустический пинцет» , может быть использован в материаловедении, биологии, физике, химии и нанотехнологиях.
Ультразвуковые очистители , иногда ошибочно называемые сверхзвуковыми очистителями , используются на частотах от 20 до 40 кГц для ювелирных изделий, линз и других оптических деталей, часов, стоматологических инструментов , хирургических инструментов , регуляторов дайвинга и промышленных деталей. Ультразвуковой очиститель работает в основном за счет энергии, выделяющейся при коллапсе миллионов микроскопических кавитационных пузырьков вблизи грязной поверхности. Схлопывающиеся пузырьки образуют крошечные ударные волны, которые разбивают и рассеивают загрязнения по поверхности объекта.
Подобно ультразвуковой очистке, биологические клетки , включая бактерии, могут быть разрушены. Ультразвук высокой мощности вызывает кавитацию , которая способствует распаду частиц или реакциям. Он используется в биологической науке для аналитических или химических целей ( обработка ультразвуком и сонопорация ), а также для уничтожения бактерий в сточных водах. Ультразвук высокой мощности может расщеплять кукурузную суспензию и усиливать разжижение и осахаривание, обеспечивая более высокий выход этанола на заводах по переработке сухой кукурузы. [58] [59]
Ультразвуковой увлажнитель, один из типов распылителей (устройство, создающее очень мелкую струю), является популярным типом увлажнителя. Он работает путем вибрации металлической пластины на ультразвуковых частотах для распыления (иногда неправильно называемого «распылением») воды. Поскольку вода не нагревается для испарения, она образует прохладный туман. Ультразвуковые волны давления распыляют не только воду, но и содержащиеся в ней материалы, включая кальций, другие минералы, вирусы, грибы, бактерии [60] и другие примеси. Заболевания, вызванные примесями, находящимися в резервуаре увлажнителя, подпадают под категорию «лихорадка увлажнителя».
Ультразвуковые увлажнители часто используются в аэропонике , где их обычно называют туманообразователями .
При ультразвуковой сварке пластмасс высокочастотная (от 15 кГц до 40 кГц) вибрация низкой амплитуды используется для создания тепла за счет трения между соединяемыми материалами. Интерфейс двух частей специально разработан для концентрации энергии для достижения максимальной прочности сварного шва.
Мощный ультразвук в диапазоне 20–100 кГц используется в химии. Ультразвук не взаимодействует напрямую с молекулами , вызывая химические изменения, поскольку его типичная длина волны (в миллиметровом диапазоне) слишком длинна по сравнению с длиной волны молекул. Вместо этого энергия вызывает кавитацию , которая приводит к экстремальным температурам и давлениям в жидкости, где происходит реакция. Ультразвук также разрушает твердые частицы и удаляет пассивирующие слои инертного материала, обеспечивая большую площадь поверхности для протекания реакции. Оба этих эффекта ускоряют реакцию. В 2008 году Атул Кумар сообщил о синтезе сложных эфиров Ханча и производных полигидрохинолина по протоколу многокомпонентной реакции в водных мицеллах с использованием ультразвука. [61]
При экстракции используется ультразвук , использующий разные частоты.
При применении в определенных конфигурациях ультразвук может производить короткие вспышки света в явлении, известном как сонолюминесценция . Это явление исследуется отчасти из-за возможности слияния пузырьков ( реакция ядерного синтеза , предположительно происходящая во время сонолюминесценции).
Ультразвук используется для характеристики твердых частиц с помощью метода спектроскопии затухания ультразвука , наблюдения электроакустических явлений или транскраниального импульсного ультразвука .
Звук может распространяться с помощью модулированного ультразвука .
Ранее популярным потребительским применением ультразвука были пульты дистанционного управления телевизорами для регулировки громкости и переключения каналов. Представленная компанией Zenith в конце 1950-х годов, система использовала ручной пульт дистанционного управления, содержащий резонаторы с короткими стержнями, по которым ударяют небольшими молоточками, и микрофон на съемочной площадке. Фильтры и детекторы различали различные операции. Основные преимущества заключались в том, что в ручном блоке управления не требовалась батарея и, в отличие от радиоволн , ультразвук вряд ли влиял на соседние устройства. Ультразвук продолжал использоваться до тех пор, пока его не заменили инфракрасные системы, начиная с конца 1980-х годов. [62]
В июле 2015 года The Economist сообщил, что исследователи из Калифорнийского университета в Беркли провели ультразвуковые исследования с использованием графеновых диафрагм . Тонкость и малый вес графена в сочетании с его прочностью делают его эффективным материалом для использования в ультразвуковой связи. Одним из предполагаемых применений этой технологии может быть подводная связь, где радиоволны обычно плохо распространяются. [63]
Ультразвуковые сигналы использовались в «аудиомаяках» для отслеживания пользователей Интернета на разных устройствах . [64] [65]
Профессиональное воздействие ультразвука мощностью более 120 дБ может привести к потере слуха. Воздействие, превышающее 155 дБ, может вызвать нагревание, вредное для человеческого организма, и было подсчитано, что воздействие выше 180 дБ может привести к смерти. [66] Независимая британская консультативная группа по неионизирующему излучению (AGNIR) в 2010 году подготовила доклад, который был опубликован Агентством по охране здоровья Великобритании (HPA). В этом отчете рекомендован предел воздействия для населения уровня звукового давления ультразвука в воздухе (SPL) 70 дБ (при 20 кГц) и 100 дБ (при 25 кГц и выше). [67]
В медицинском ультразвуке существуют рекомендации по предотвращению инерционной кавитации. Риск инерционного кавитационного повреждения выражается механическим индексом .
