És fàcil tallar escuma amb un ganivet ultrasònic, però quan el material s’endureix gradualment, des de cartró, cautxú, fusta fins a plàstic dur, el ganivet d’ultrasons pot tallar -se sense problemes.
Què és un ganivet d’ultrasons? Com ho talla tot? Per entendre el ganivet d’ultrasons, primer heu de saber què és l’ecografia?
Quan la vibració generada pel cos que emet el so es propaga a l’aire o a altres substàncies, les ones generades s’anomenen ones de so. Les diferents ones de so tenen diferents freqüències de vibració. Tot té una freqüència. La freqüència es mesura a Hertz. Els científics anomenen el nombre de vibracions per segon la freqüència del so, però no tots els humans poden escoltar aquesta freqüència. Així, per ajudar a dividir, la gent anomena ones sonores per sota de 20 ones d’infraasons Hz, ones sonores per sobre de 20.000 ones d’ultrasons Hz i ones de so entre 20 Hz i 20.000 Hz són les ones sonores que poden escoltar l’orella humana.
Les ones sonores són una ona mecànica que transmet energia en forma d’ones. Les ones ultrasòniques tenen moltes característiques a causa de la seva alta freqüència, com ara alta potència, alta energia, longitud d’ona curta i bona directivitat. Aquestes excel·lents característiques les fan servir en molts llocs. El ganivet ultrasònic és un d’ells. Quin és el principi de tall del ganivet ultrasònic? Com que la manifestació de les ones sonores és vibració, el ganivet ultrasònic també utilitza el seu principi de vibració.
Els ganivets ultrasònics comuns es componen principalment de generadors d’ultrasons, transductors, moduladors d’amplitud i ganivets de tall. Entre ells, el generador ultrasònic és responsable de convertir la potència ordinària en corrent altern amb tensió d’alta freqüència, i després el transductor converteix aquesta part de l’electricitat d’alta freqüència en vibracions mecàniques de la mateixa freqüència de freqüència 70 micres i 40.000 repeticions per segon.
No obstant això, com que aquesta amplitud és força petita, no es pot observar per l'ull nu. L’enorme energia de les ones d’ultrasons es concentra a la part de tall on la fulla contacta amb el material durant la transmissió capa per capa, que augmenta la seva temperatura, fon el material, redueix molt la seva resistència i el tall es realitza sense problemes.
Així, en resum, el principi de ganivet d’ultrasons és transferir l’energia de l’ecografia a la fulla en forma de vibració d’alta velocitat i utilitzar la temperatura alta generada per tallar el material. A més del ganivet d’ultrasons, quines altres aplicacions té l’ecografia a la vida?
La neteja ultrasònica comuna és posar tres cilindres de color rovell al líquid de neteja i, a continuació, encendre el mode de neteja. Amb la generació de ondulacions fines a la superfície de l’aigua, el líquid transparent s’omple ràpidament de partícules de rovell vermella, i aquests rovells s’emeten des dels cilindres.
Pel que fa al seu principi de neteja, en realitat utilitza la transferència d’energia d’ecografia en el líquid, però aquest procés té un paper buit addicional, perquè l’ona sonora es transmet longitudinalment segons la corba sinusoïdal, és a dir, un fort i un feble es transmeten en seqüència. Quan un senyal feble actuï sobre el líquid, produirà una certa pressió negativa sobre el líquid, és a dir, baixa pressió. Al contrari, un fort senyal aporta alta pressió. Per tant, les altes i baixes pressions del líquid de neteja es convertiran entre elles durant la propagació de l’ecografia al líquid.
A baixa pressió, el líquid produeix un gran nombre de bombolles fines i minúscules, que és el fenomen de cavitació. A l’etapa d’alta pressió, les bombolles s’esprencen cap a dins i s’esclaten ràpidament. En aquest moment, l’ona de xoc generada per l’esclat augmentarà immediatament la pressió al voltant de les bombolles a més de 1000 atmosferes estàndard, acompanyada d’altes temperatures a la zona local. La força mecànica generada per aquest procés repetitiu afectarà contínuament la superfície de l’objecte en totes les direccions, de manera que la brutícia adjunta caurà ràpidament, aconseguint així el propòsit de netejar.
