Ультразвук — это звук с частотами 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 на частотах от 20 кГц до нескольких гигагерц.
Ультразвук используется во многих различных областях. Ультразвуковые устройства используются для обнаружения объектов и измерения расстояний. Ультразвуковая визуализация или сонография часто используется в медицине. При неразрушающем контроле продуктов и конструкций ультразвук используется для обнаружения невидимых дефектов. В промышленности ультразвук используется для очистки, смешивания и ускорения химических процессов. Животные, такие как летучие мыши и морские свиньи, используют ультразвук для обнаружения добычи и препятствий. [2]
Акустика , наука о звуке , берет свое начало еще со времен Пифагора в VI веке до нашей эры, который писал о математических свойствах струнных инструментов . Эхолокация у летучих мышей была открыта Ладзаро Спалланцани в 1794 году, когда он продемонстрировал, что летучие мыши охотятся и ориентируются с помощью неслышимого звука, а не зрения. Фрэнсис Гальтон в 1893 году изобрел свисток Гальтона , регулируемый свисток , который производил ультразвук, который он использовал для измерения диапазона слуха людей и других животных, продемонстрировав, что многие животные могут слышать звуки, находящиеся выше диапазона слуха людей.
Первая статья об истории ультразвука была написана в 1948 году. [3] По словам ее автора, во время Первой мировой войны русский инженер по имени Чиловский представил французскому правительству идею обнаружения подводных лодок. Последнее пригласило Поля Ланжевена , тогдашнего директора Школы физики и химии в Париже, для ее оценки. Предложение Чиловского состояло в том, чтобы возбуждать цилиндрический слюдяной конденсатор высокочастотной дугой Поульсена примерно на частоте 100 кГц и таким образом генерировать ультразвуковой луч для обнаружения подводных объектов. Идея обнаружения подводных препятствий была предложена ранее Л. Ф. Ричардсоном после катастрофы Титаника . Ричардсон предложил разместить высокочастотный гидравлический свисток в фокусе зеркала и использовать луч для обнаружения подводных навигационных опасностей. Опытный образец был построен сэром Чарльзом Парсонсом , изобретателем паровой турбины , но устройство оказалось непригодным для этой цели. Устройство Ланжевена использовало пьезоэлектрический эффект , с которым он познакомился, будучи студентом в лаборатории Жака и Пьера Кюри . [4] Ланжевен рассчитал и построил ультразвуковой преобразователь, состоящий из тонкого слоя кварца , зажатого между двумя стальными пластинами. Ланжевен был первым, кто сообщил о биоэффектах, связанных с кавитацией, от ультразвука. [5]
Ультразвук определяется Американским национальным институтом стандартов как « звук на частотах 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 на частотах вплоть до гигагерцового диапазона. [9] [10] [11]
Характеристика ультразвука сверхвысокой частоты представляет собой сложную задачу, поскольку столь быстрое движение приводит к тому, что формы волн становятся круче и образуются ударные волны . [12]
Верхний предел частоты у людей (приблизительно 20 кГц) обусловлен ограничениями среднего уха . Слуховое ощущение может возникнуть, если высокоинтенсивный ультразвук подается непосредственно в череп человека и достигает улитки через костную проводимость , минуя среднее ухо. [13]
Дети могут слышать некоторые высокие звуки, которые не слышат взрослые пожилого возраста, поскольку у людей верхний предел тональности слуха имеет тенденцию снижаться с возрастом. [14] Американская компания сотовой связи использовала это для создания сигналов вызова, которые, как предполагается, слышны только молодым людям, [15] но многие пожилые люди могут слышать эти сигналы, что может быть связано со значительными колебаниями возрастного ухудшения верхнего порога слуха.
Летучие мыши используют различные методы ультразвуковой локации ( 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 — ночные насекомые, которые слушают эхолокационных летучих мышей. К ним относятся многие группы моли , жуков , богомолов и златоглазок . Услышав летучую мышь, некоторые насекомые совершают уклончивые маневры , чтобы избежать поимки. [17] Ультразвуковые частоты вызывают рефлекторное действие у совок , которое заставляет их слегка пригнуться в полете, чтобы избежать нападения. [18] Тигровые моли также издают щелчки, которые могут нарушить эхолокацию летучих мышей, [19] [20] а в других случаях могут рекламировать тот факт, что они ядовиты, издавая звук. [21] [22]
Диапазон слуха собак и кошек простирается до ультразвука; верхняя граница диапазона слуха собаки составляет около 45 кГц, в то время как 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 обучения и подзыва собак. Частота большинства собачьих свистков находится в диапазоне от 23 до 54 кГц. [25]
Зубатые киты , включая дельфинов , могут слышать ультразвук и использовать такие звуки в своей навигационной системе ( биосонаре ) для ориентации и захвата добычи. [26] У морских свиней самый высокий известный верхний предел слуха составляет около 160 кГц. [27] Несколько видов рыб могут обнаруживать ультразвук. В отряде Clupeiformes , члены подсемейства Alosinae ( сельдь ), как было показано, способны обнаруживать звуки до 180 кГц, в то время как другие подсемейства (например, сельди ) могут слышать только до 4 кГц. [28]
Ни один вид птиц не был признан чувствительным к ультразвуку. [29]
Коммерческие ультразвуковые системы продаются для предполагаемой электронной борьбы с вредителями в помещениях и ультразвуковой борьбы с водорослями на открытом воздухе . Однако нет никаких научных доказательств успешности таких устройств для этих целей. [30] [31] [32]
Ультразвуковая система уровня или датчиков не требует контакта с целью. Для многих процессов в медицинской, фармацевтической, военной и общей промышленности это является преимуществом по сравнению с линейными датчиками, которые могут загрязнять жидкости внутри сосуда или трубки или которые могут быть засорены продуктом.
Используются как непрерывные, так и импульсные системы. Принцип импульсно-ультразвуковой технологии заключается в том, что передаваемый сигнал состоит из коротких всплесков ультразвуковой энергии. После каждого всплеска электроника ищет обратный сигнал в течение небольшого окна 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 применением ультразвуковой локации стала камера Polaroid SX-70 , которая включала легкую систему преобразователя для автоматической фокусировки камеры. Позднее Polaroid лицензировала эту ультразвуковую технологию, и она стала основой для множества ультразвуковых продуктов.
Распространенным применением ультразвука является автоматический открыватель дверей, где ультразвуковой датчик обнаруживает приближение человека и открывает дверь. Ультразвуковые датчики также используются для обнаружения злоумышленников; ультразвук может охватывать большую область из одной точки. Поток в трубах или открытых каналах можно измерить с помощью ультразвуковых расходомеров, которые измеряют среднюю скорость текущей жидкости. В реологии акустический реометр основан на принципе ультразвука. В механике жидкостей поток жидкости можно измерить с помощью ультразвукового расходомера .
Ультразвуковой контроль — это тип неразрушающего контроля, который обычно используется для обнаружения дефектов в материалах и измерения толщины объектов. Частоты от 2 до 10 МГц являются обычными, но для специальных целей используются и другие частоты. Контроль может быть ручным или автоматизированным и является неотъемлемой частью современных производственных процессов. Можно контролировать большинство металлов, а также пластики и композитные материалы для аэрокосмической промышленности . Ультразвук с более низкой частотой (50–500 кГц) также можно использовать для контроля менее плотных материалов, таких как дерево, бетон и цемент .
Ультразвуковой контроль сварных соединений является альтернативой радиографии для неразрушающего контроля с 1960-х годов. Ультразвуковой контроль исключает использование ионизирующего излучения, обеспечивая безопасность и экономию средств. Ультразвук также может предоставить дополнительную информацию, такую как глубина дефектов в сварном соединении. Ультразвуковой контроль прошел путь от ручных методов до компьютеризированных систем, которые автоматизируют большую часть процесса. Ультразвуковой контроль соединения может определить наличие дефектов, измерить их размер и определить их местоположение. Не все сварные материалы одинаково поддаются ультразвуковому контролю; некоторые материалы имеют большой размер зерна, что создает высокий уровень фонового шума при измерениях. [33]
Ультразвуковое измерение толщины является одним из методов, используемых для контроля качества сварных швов.
Ультразвук обычно используется для подводного определения дальности ; это использование также называется сонаром . Ультразвуковой импульс генерируется в определенном направлении. Если на пути этого импульса есть объект, часть или весь импульс будет отражен обратно к передатчику в виде эха и может быть обнаружен через тракт 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 локация также применяется для измерений в воздухе и на коротких расстояниях. Например, ручные ультразвуковые измерительные приборы могут быстро измерять планировку помещений.
Хотя определение расстояния под водой выполняется как на субзвуковых, так и на звуковых частотах для больших расстояний (от 1 до нескольких километров), ультразвуковое определение расстояния используется, когда расстояния короче и точность измерения расстояния должна быть выше. Ультразвуковые измерения могут быть ограничены барьерными слоями с большой соленостью, температурой или вихревыми перепадами. Определение расстояния в воде варьируется от сотен до тысяч метров, но может выполняться с точностью от сантиметров до метров
Ультразвуковая идентификация (USID) — это технология системы определения местоположения в реальном времени (RTLS) или системы позиционирования в помещении (IPS), используемая для автоматического отслеживания и определения местоположения объектов в реальном времени с помощью простых и недорогих узлов (бейджей/меток), прикрепленных или встроенных в объекты и устройства, которые затем передают ультразвуковой сигнал для сообщения своего местоположения на датчики-микрофоны.
Потенциал ультразвуковой визуализации объектов, в которой звуковая волна частотой 3 ГГц могла бы создавать разрешение, сравнимое с оптическим изображением, был признан Сергеем Соколовым в 1939 году. Такие частоты были невозможны в то время, и та технология, которая существовала, производила относительно малоконтрастные 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 ватта на квадратный сантиметр, чтобы избежать эффектов нагрева и кавитации в исследуемом объекте. [35] Применение ультразвуковой визуализации включает в себя промышленный неразрушающий контроль, контроль качества и медицинское применение. [34]
Акустическая микроскопия — это метод использования звуковых волн для визуализации структур, слишком малых для того, чтобы их мог различить человеческий глаз. В акустических микроскопах используются высокие и сверхвысокие частоты до нескольких гигагерц. Отражение и дифракция звуковых волн от микроскопических структур может дать информацию, недоступную для света.
Медицинское УЗИ — это основанный на ультразвуке диагностический метод медицинской визуализации , используемый для визуализации мышц, сухожилий и многих внутренних органов, чтобы запечатлеть их размер, структуру и любые патологические поражения с помощью томографических изображений в реальном времени. Ультразвук использовался рентгенологами и сонографистами для визуализации человеческого тела по крайней мере 50 лет и стал широко используемым диагностическим инструментом. 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 плодов во время планового и экстренного дородового ухода . Такие диагностические приложения, используемые во время беременности , называются акушерской сонографией . В настоящее время в медицинской сфере правильно выполненное ультразвук не представляет известных рисков для пациента. [36] Сонография не использует ионизирующее излучение , а уровни мощности, используемые для визуализации, слишком низки, чтобы вызвать неблагоприятные эффекты нагрева или давления в тканях. [37] [38] Хотя долгосрочные эффекты, вызванные воздействием ультразвука с диагностической интенсивностью, до сих пор неизвестны, [39] в настоящее время большинство врачей считают, что польза для пациентов перевешивает риски. [40] Принцип ALARA (настолько низко, насколько разумно достижимо) был выдвинут для ультразвукового исследования, то есть поддержание времени сканирования и настроек мощности на максимально низком уровне, но в соответствии с диагностической визуализацией, и что согласно этому принципу немедицинское использование, которое по определению не является необходимым, активно не поощряется. [41]
Ультразвук также все чаще используется в травматологических и неотложных случаях, а экстренный ультразвук используется некоторыми бригадами скорой помощи. Кроме того, ультразвук используется в случаях удаленной диагностики, когда требуется телеконсультация , например, при научных экспериментах в космосе или при диагностике мобильных спортивных команд. [42]
По данным RadiologyInfo [43] , ультразвуковое исследование полезно для выявления аномалий таза и может включать методы, известные как абдоминальное (трансабдоминальное) ультразвуковое исследование, вагинальное (трансвагинальное или эндовагинальное) ультразвуковое исследование у женщин, а также ректальное (трансректальное) ультразвуковое исследование у мужчин.
Диагностический ультразвук используется наружно у лошадей для оценки мягких тканей и повреждений сухожилий, а также внутренне, в частности, для репродуктивной работы – оценки репродуктивного тракта кобылы и определения беременности. [44] Его также можно использовать наружно у жеребцов для оценки состояния и диаметра яичек, а также внутренне для репродуктивной оценки (семявыносящий проток и т. д.). [45]
К 2005 году ультразвуковая технология начала использоваться в мясной промышленности для улучшения здоровья животных и повышения производительности скотоводства. [46] Ультразвук используется для оценки толщины жира, области ребрышек 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, которая может быть использована для улучшения разведения и содержания крупного рогатого скота. Технология может быть дорогостоящей и требует значительных временных затрат для непрерывного сбора данных и обучения операторов. [47] Тем не менее, эта технология оказалась полезной в управлении и ведении операций по разведению крупного рогатого скота. [46]
Высокомощные приложения ультразвука часто используют частоты от 20 кГц до нескольких сотен кГц. Интенсивность может быть очень высокой; выше 10 Вт на квадратный сантиметр, кавитация может быть вызвана в жидких средах, а некоторые приложения используют до 1000 Вт на квадратный сантиметр. Такие высокие интенсивности могут вызывать химические изменения или производить значительные эффекты путем прямого механического воздействия и могут инактивировать вредные микроорганизмы. [35]
Ультразвук использовался с 1940-х годов физиотерапевтами и эрготерапевтами для лечения соединительной ткани : связок , сухожилий и фасций (а также рубцовой ткани ). [48] Состояния, при которых ультразвук может использоваться для лечения, включают в себя следующие примеры: растяжения связок , мышечные напряжения , тендинит , воспаление суставов, подошвенный фасциит , метатарзалгия , раздражение фасеточных суставов, синдром импинджмента , бурсит , ревматоидный артрит , остеоартрит и спайки рубцовой ткани.
Относительно мощный ультразвук может разрушать каменистые отложения или ткани, увеличивать проницаемость кожи, ускорять действие лекарств в целевой области, помогать в измерении упругих свойств ткани и может использоваться для сортировки клеток или мелких частиц в исследовательских целях. [49]
Ультразвуковая ударная обработка (UIT) использует ультразвук для улучшения механических и физических свойств металлов. [50] Это металлургический метод обработки, при котором ультразвуковая энергия применяется к металлическому объекту. Ультразвуковая обработка может привести к контролируемому остаточному сжимающему напряжению, измельчению зерна и уменьшению размера зерна. Низко- и высокоцикловая усталость улучшаются и, как было задокументировано, обеспечивают увеличение до десяти раз по сравнению с образцами 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, входит в контакт с заготовкой, он акустически соединяется с заготовкой, создавая гармонический резонанс. [51] Этот гармонический резонанс выполняется на тщательно откалиброванной частоте, на которую металлы реагируют очень благоприятно.
В зависимости от желаемых эффектов лечения применяется комбинация различных частот и амплитуд смещения. Эти частоты находятся в диапазоне от 25 до 55 кГц, [52] с амплитудой смещения резонирующего тела от 22 до 50 мкм (0,00087 и 0,0020 дюйма).
Устройства UIT используют магнитострикционные преобразователи.
Ультразвуковая обработка предлагает большой потенциал в обработке жидкостей и суспензий, улучшая смешивание и химические реакции в различных приложениях и отраслях. Ультразвуковая обработка генерирует чередующиеся волны низкого и высокого давления в жидкостях, что приводит к образованию и сильному схлопыванию небольших вакуумных пузырьков. Это явление называется кавитацией и вызывает высокоскоростные струи жидкости, падающие с большой скоростью, и сильные гидродинамические сдвиговые силы. Эти эффекты используются для деагломерации и измельчения материалов микрометрового и нанометрового размера, а также для распада клеток или смешивания реагентов. В этом аспекте ультразвуковая обработка является альтернативой высокоскоростным смесителям и бисерным мельницам с мешалкой. Ультразвуковая фольга под движущейся проволокой в бумагоделательной машине будет использовать ударные волны от схлопывающихся пузырьков для более равномерного распределения целлюлозных волокон в произведенном бумажном полотне, что позволит сделать бумагу более прочной с более ровными поверхностями. Более того, химические реакции выигрывают от свободных радикалов, созданных кавитацией, а также от ввода энергии и переноса материала через граничные слои. Для многих процессов этот сонохимический (см. сонохимия ) эффект приводит к существенному сокращению времени реакции, как в переэтерификации масла в биодизель . [ необходима цитата ]
Значительная интенсивность ультразвука и высокие амплитуды ультразвуковых колебаний требуются для многих технологических приложений, таких как нанокристаллизация, наноэмульгирование, [53] деагломерация, экстракция, разрушение клеток, а также многих других. Обычно процесс сначала тестируется в лабораторном масштабе, чтобы доказать осуществимость и установить некоторые требуемые параметры ультразвукового воздействия. После завершения этой фазы процесс переносится в пилотный (стендовый) масштаб для оптимизации предварительного производства, а затем в промышленный масштаб для непрерывного производства. Во время этих этапов масштабирования важно убедиться, что все локальные условия воздействия (ультразвуковая амплитуда, интенсивность кавитации , время, проведенное в активной зоне кавитации и т. д.) остаются прежними. Если это условие выполняется, качество конечного продукта остается на оптимизированном уровне, в то время как производительность увеличивается на предсказуемый «коэффициент масштабирования». Повышение производительности происходит из-за того, что лабораторные, настольные и промышленные системы ультразвуковых процессоров включают в себя все более крупные ультразвуковые рупоры , способные генерировать все более крупные высокоинтенсивные зоны кавитации и, следовательно, обрабатывать больше материала за 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 все условия обработки должны поддерживаться, в то время как номинальная мощность оборудования увеличивается, чтобы обеспечить работу более крупного ультразвукового рупора. [54] [55] [56]
Исследователь из Института исследований промышленных материалов Алессандро Малутта разработал эксперимент, который продемонстрировал улавливающее действие ультразвуковых стоячих волн на волокнах древесной массы, разбавленных водой, и их параллельную ориентацию в равноудаленных плоскостях давления. [57] Время ориентации волокон в равноудаленных плоскостях измеряется лазером и электрооптическим датчиком. Это может предоставить бумажной промышленности быструю систему измерения размера волокон в режиме реального времени. 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, называемый акустическим пинцетом , может использоваться для приложений 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 для дайвинга и промышленных деталей. Ультразвуковой очиститель работает в основном за счет энергии, выделяемой при коллапсе миллионов микроскопических кавитационных пузырьков вблизи грязной поверхности. Коллапсирующие пузырьки образуют крошечные ударные волны, которые разбивают и рассеивают загрязняющие вещества на поверхности объекта.
Подобно ультразвуковой очистке, биологические клетки , включая бактерии, могут быть дезинтегрированы. Ультразвук высокой мощности производит кавитацию , которая облегчает дезинтеграцию частиц или реакции. Это используется в биологической науке для аналитических или химических целей ( ультразвуковая обработка и сонопорация ) и для уничтожения бактерий в сточных водах. Ультразвук высокой мощности может дезинтегрировать кукурузную жижу и усиливать разжижение и осахаривание для более высокого выхода этанола на заводах по переработке сухой кукурузы. [58] [59]
Ультразвуковой увлажнитель воздуха, один из видов распылителя (устройства, создающего очень мелкий спрей), является популярным типом увлажнителя воздуха. Он работает, вибрируя металлическую пластину на ультразвуковых частотах, чтобы распылять (иногда неправильно называемую «атомизацией») воду. Поскольку вода не нагревается для испарения, она производит прохладный туман. Ультразвуковые волны давления распыляют не только воду, но и материалы в воде, включая кальций, другие минералы, вирусы, грибки, бактерии [60] и другие примеси. Заболевания, вызванные примесями, которые находятся в резервуаре увлажнителя, попадают под рубрику «Лихорадка увлажнителя».
Ультразвуковые увлажнители часто используются в аэропонике , где их обычно называют туманообразователями .
При ультразвуковой сварке пластмасс используется высокочастотная (от 15 кГц до 40 кГц) низкоамплитудная вибрация для создания тепла посредством трения между соединяемыми материалами. Интерфейс двух частей специально разработан для концентрации энергии для максимальной прочности сварного шва.
Мощный ультразвук в диапазоне 20–100 кГц используется в химии. Ультразвук не взаимодействует напрямую с молекулами , чтобы вызвать химическое изменение, так как его типичная длина волны (в миллиметровом диапазоне) слишком длинна по сравнению с молекулами. Вместо этого энергия вызывает кавитацию , которая создает экстремальные значения температуры и давления в жидкости, где происходит реакция. Ультразвук также разрушает твердые тела и удаляет пассивирующие слои инертного материала, чтобы обеспечить большую площадь поверхности для протекания реакции. Оба эти эффекта ускоряют реакцию. В 2008 году Атул Кумар сообщил о синтезе эфиров Ганча и производных полигидрохинолина с помощью протокола многокомпонентной реакции в водных мицеллах с использованием ультразвука. [61]
При экстракции используется ультразвук с использованием различных частот.
При применении в определенных конфигурациях ультразвук может производить короткие вспышки света в явлении, известном как сонолюминесценция .
Ультразвук используется для характеристики частиц с помощью метода спектроскопии затухания ультразвука или путем наблюдения электроакустических явлений или с помощью транскраниального импульсного ультразвука .
Звук может распространяться с помощью модулированного ультразвука .
Ранее популярным потребительским применением ультразвука было телевизионное дистанционное управление для регулировки громкости и переключения каналов. Представленная Zenith в конце 1950-х годов, система использовала ручной пульт дистанционного управления, содержащий короткие стержневые резонаторы, по которым ударяли небольшие молотки, и микрофон на съемочной площадке. Фильтры и детекторы различали различные операции. Главными преимуществами было то, что в ручном блоке управления не требовалась батарея, и, в отличие от радиоволн , ультразвук вряд ли оказывал влияние на соседние съемочные площадки. Ультразвук использовался до тех пор, пока его не заменили инфракрасные системы, начавшиеся в конце 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 технологии может быть подводная связь, где радиоволны обычно плохо распространяются. [63]
Ультразвуковые сигналы использовались в «аудиомаяках» для отслеживания пользователей Интернета между устройствами . [64] [65]
Профессиональное воздействие ультразвука свыше 120 дБ может привести к потере слуха. Воздействие свыше 155 дБ может вызвать нагревание, которое вредно для человеческого организма, и было подсчитано, что воздействие свыше 180 дБ может привести к смерти. [66] Независимая консультативная группа Великобритании по неионизирующему излучению (AGNIR) подготовила отчет в 2010 году, который был опубликован Агентством по охране здоровья Великобритании (HPA). В этом отчете рекомендовался предел воздействия для населения уровней звукового давления ультразвука в воздухе (SPL) в 70 дБ (при 20 кГц) и 100 дБ (при 25 кГц и выше). [67]
В медицинском ультразвуке существуют рекомендации по предотвращению инерционной кавитации. Риск повреждения инерционной кавитацией выражается механическим индексом .
