BÀI 1 DAO ĐỘNG và SÓNG

BÀI DAO ĐỘNG VÀ SÓNG CƠ ỨNG DỤNG ÂM VÀ SIÊU ÂM TRONG Y HỌC Mục tiêu Trình bày dao động điều hòa hiệu ứng doppler Trình bày đặctính vaatjlys sóng âm, ngun lý thu phát sóng âm Ứng dụng sóng âm hiệu ứng Doppler y học I Dao động sóng Dao động điều hịa đặc trưng dao động điều hòa - Dao động ? Là chuyển động có giới hạn xung quanh vị trí cân khơng gian - Dao động tuần hồn: Là dao động có trạng thái lặp lặp lại khoảng thời gian - Dao động điều hòa: Là dao động tuần hồn có phương trình tn theo quy luật hàm sin cosin; x = Acos(ωt+φ) x =Asin(ωt+φ) ❖ Ví dụ: Dao động lị xo Ở trạng thái cân bằng: Dùng ngoại lực kéo lò xo lệch khỏi VTCB đoạn x thả nhẹ, vật nặng chuyển động vị trí cân O tác dụng lực đàn hồi Fhl Lực đàn hồi ngược chiều với ngoại lực Fdh = −k x (2.1) Dấu (-) lực đàn hồi ngược chiều với véc tơ dịch chuyển x k: hệ số đàn hồi lò xo, phụ thuộc vào chất lị xo Đến vị trí cân Fdh = Nhưng quán tính, vật tiếp tục chuyển động sang trái đoạn x (nếu bỏ qua ma sát khơng khí) Lúc lại xuất lực đàn hồi lò xo phải kéo, lị xo trái đẩy, vật qua lại quanh vị trí cân Quá trình lặp lại nhiều lần sau khoảng thời gian Người ta gọi chuyển động chuyển động dao động ❖ Con lắc đơn Lấy sợi dây mảnh, không co dãn, chiều dài  Một đầu dây buộc vào vật nặng khối lượng m, đầu buộc vào cố định Ta có lắc đơn Thoạt đầu tác dụng trọng lực lắc đứng yên Hình 2.1 Tác dụng ngoại lực làm cho lắc lệch khỏi phương thẳng đứng góc lệch α Sau thơi tác dụng ngoại lực Ở vị trí mới, trọng lực vật nặng phân chia làm thành phần: P = Pt + Pn (2.2) Pt : theo phương kéo dài dây treo Pt có tác dụng kéo lắc vị trí cân Ở vị trí cân Pn = Nhưng cịn qn tính lại tiếp tục sang trái (giả thiết ban đầu toán đề ra: dây treo mảnh, góc α nhỏ, bỏ qua ma sát khơng khí) Con lắc lệch sang trái góc α lúc Pn lại xuất kéo vật vị trí cân Cứ chuyển động lắc lặp lặp lại sau khoảng thời gian Lực Pn lực gây chuyển động dao động: Pn = P.sinα Vì α nhỏ => sinα ≈ α Ta có: Pn = P.α Pn gọi lực chuẩn đàn hổi (2.3) (2.4) ❖ Phương trình dao động điều hịa Trong hai ví dụ khơng có ma sát mơi trường độ dịch chuyển x góc lệch α phía vị trí cân Dao động thực thời gian dài Nếu li độ x dao động biến đổi điều hịa dao động gọi dao động điều hòa Trong dao động độ lệch cực đại (hay biên độ) không đổi theo thời gian Ngược lại có ma sát mơi trường, độ lệch cực đại (hay biên độ) giảm dần, sau thời gian ngừng chuyển động Ta gọi dao động tắt dần ❖ Thiết lập phương trình Ta lấy ví dụ dao động lò xo để thiết lập phương trình dao động điều hịa Lực đàn hồi gây gia tốc cho chuyển động dao động Theo định luật Hooke: Fdh = −k x (2.5) Theo đinh luật II Niutơn : F = ma d 2x d 2x  F = m dt dt Ta có: a= Hay: F = m.x − k x = m x m.x + k x = (2.6) Đây phương trình vi phân cấp hai có vế phải Vì m > nên ta chia hai vế (2.6) cho m: x+ k x = m Đặt 2 = k m x +  x = Ta có: (2.7) Giải ta nghiệm x1 = a.cos(ω.t + α) (2 8) x2 = a.sin(ω.t + α’) (2.9) Trong đó: a, α, α’ số phụ thuộc vào điều kiện ban đầu toán x: ly độ dao động a: ly độ dao động cực đại hay biên độ dao động a = xmax ứng với cos(ω.t + α) = ± (ω.t + α): góc, gọi pha dao động ω: tần số góc (tốc độ góc véc tơ biên độ dao động) 2 = k ; m = 2. ; T t: Thời gian dao động (s) T: Chu kì dao động Là thời gian để vật thực dao động tồn phần (s) α: góc, pha đầu dao động, ứng với t = Chuyển động sóng a Định nghĩa Chuyển động sóng lan truyền dao động môi trường đàn hồi (mơi trường có liên kết phần tử) b Sự truyền sóng Giả sử có mơi trường đàn hồi phần tử liên kết với lực đàn hồi (mơi trường rắn, lỏng, khí) Do ngoại lực tác dụng, phần tử rời khỏi vị trí cân bắt đầu dao động Các dao động liên kết phân tử, lan truyền sang phân tử xung quanh Như có sóng truyền qua mơi trường vùng dãn, nén liên tiếp tuần hồn khơng gian theo thời gian c Phân loại sóng Khi truyền mơi trường đồng đẳng hướng, dao động lan truyền phía với vận tốc Để đơn giản ta chọn phương đó, gọi phương truyền sóng Nếu phương truyền sóng mà phần tử mơi trường dao động vng góc với phương truyền sóng, gọi sóng ngang Ví dụ: sóng ánh sáng, sóng mặt nước … Nếu phần tử môi trường dao động song song với phương truyền sóng sóng dọc Ví dụ: Sóng di chuyển lị xo co dãn, sóng âm khơng khí Phương dao động Phương dao động Phương truyền sóng Phương truyền sóng Sóng dọc Hình 2.2 Sóng ngang d Các thơng số • Bước sóng (λ) Là khoảng cách ngắn phần tử môi trường dao động đồng pha quãng đường sóng truyền chu kì Ví dụ: Khoảng cách từ A → E (Hình 2.3) Đơn vị đo: m, cm, μm, nm • Chu kì dao động (T) Thời gian cần thiết để điểm môi trường thực dao động toàn phần Đơn vị: s • Vận tốc truyền sóng (v) Qng đường sóng truyền đơn vị thời gian Đơn vị đo: m/s Chú ý: Vận tốc dao động phân tử khác vận tốc lan truyền sóng • Tần số (f) Hình 2.3 Là số lần dao động giây f = T (2.10) Đơn vị đo: Hezt (Hz): Hz = 1/s • Tần số góc (ω) = 2 = 2. f T (2.11) Đơn vị đo: rad/s Hiệu ứng Doppler Nếu có nguồn phát với tần số f Sóng lan truyền với tốc độ v không gian tới máy thu đứng yên, máy thu thu sóng có tần số f’ = f Còn nguồn máy thu hai chuyển động, nói chung máy thu thu sóng âm có tần số f’ ≠ f - Máy thu đứng yên, nguồn chuyển động với vận tốc tạo với tốc độ lan truyền sóng tới máy thu v góc θn (hình 2.4a) thì: f f '= 1− cos  n v (2.12) Qua công thức ta thấy: + Nguồn xa máy thu: f’f Hình 2.4a - Nguồn đứng yên, máy thu chuyển động với vận tốc tạo với tốc độ sóng góc θt (H2.4b) Ta thấy + Máy thu tới nguồn: f’>f + Máy thu xa nguồn: f’ môi trường khí - Tốc độ truyền âm sóng âm phụ thuộc vào mật độ mơi trường tính chất đàn hồi môi trường V = .p  hệ số đàn hồi môi trường p mật độ môi trường v phụ thuộc vào nhiệt độ mơi trường nhiệt độ mơi trường thay đổi tính chất mơi trường thay đổi theo Ví dụ: Khơng khí 00C → v=331,5 m/s tăng lên 10C v tăng 0,5m/s 180C → v = 342m/s - Tốc độ truyền âm môi trường khác khác nhau, phụ thuộc vào tần số dao động: Khơng khí: v = 331,5m/s Nước v = 1450m/s Cơ thể người: v= 1500m/s Đồng v= 3800m/s - Sóng âm truyền từ mơi trường sang mơi trường khác mặt phân giới mơi trường xảy tượng khúc xạ, phản xạ ánh sáng Ví dụ: Khi gọi to núi sau khoảng thời gian lại nghe thấy âm vừa phát phản hồi lại b) Các đặc trưng sinh lý sóng âm - Âm hay tiếng phát nhờ dao động vật Những vật phát âm gọi nguồn âm - Âm to hay nhỏ tùy thuộc vào dao động mạnh hay yếu vật Dao động mạnh, biên độ dao động (độ lệch lớn khỏi vị trí cân bằng) lớn, âm to ngược lại, dao động yếu, biên độ dao động nhỏ, âm phát nhỏ - Chất lượng âm trong, rõ hay đục tùy thuộc vào môi trường truyền âm - Âm di chuyển khơng khí thay đổi theo nhiệt độ, áp suất khơng khí chiều cao khơng khí Càng lên cao âm lỗng Âm di chuyển khơng khí nhiệt độ áp suất chuẩn với vận tốc v = 330 m/s - Âm di chuyển khơng khí tạo hàng cột khơng khí thưa di chuyển hướng Âm di chuyển khơng khí dạng sóng có chiều dao động vng góc với chiều di chuyển sóng nên gọi sóng dọc - Các sóng âm tác dụng đến quan thính giác gây cho ta cảm giác âm Có loại: + Âm thanh: Chỉ loại âm phát từ nguồn truyền đến tai ta + Tiếng ồn: Chỉ loại âm hỗn hợp nhiều nguồn phát lúc, không mang thông tin cần thiết - Cảm giác âm chủ yếu gồm: Độ cao, âm sắc, độ to ❖ Độ cao - Độ cao âm tùy thuộc vào dao động nhanh hay chậm vật Dao động nhanh, tần số (số dao động giây) dao động nhanh, âm phát cao, bổng ngược lại, dao động chậm - Cảm giác độ cao âm tần số âm định, tần số cao → cảm giác (trong), tần số thấp → cảm giác trầm (đục) - Tai người nghe tần số âm từ 16÷20.000 Hz, tuỳ lứa tuổi, tuỳ khả Tuy nhiên người bình thường phân biệt độ cao âm phạm vi 40÷4000Hz, âm tần cao cho cảm giác tiếng rít - Ngưỡng cảm giác độ cao dao động toàn phần cuả âm - Độ cao âm phụ thuộc vào cường độ âm, âm cao lên cường độ tăng trầm xuống cường độ giảm Có lẽ kết thay đổi đặc tính đàn hồi màng nhĩ cường độ âm tác động lên màng - Sóng siêu âm có tần số >20.000Hz khơng gây cảm giác âm cho người ❖ Âm sắc - Đa số âm âm phức tạp, gây cho ta cảm giác phong phú: âm dụng cụ, âm người phát - Âm âm có tần số nhỏ nhất, âm khác gọi hoạ âm, âm có âm sắc riêng biệt - Về phương diện vật lý: âm phức tạp khác mà có tần số khác thành phần dao động hình sin ❖ Độ to - Độ to âm đặc trưng cảm giác mạnh hay yếu dao động âm truyền tới tai ta Âm có cường độ lớn gây nên tiếng to ngược lại - Âm có tần số khác nhau, cường độ gây nên cảm giác to nhỏ khác nhau, độ thính tai tuỳ thuộc vào tần số âm Có ngưỡng cường độ âm: + Cường độ âm nhỏ đủ gây nên cảm giác âm tai gọi giới hạn nghe hay ngưỡng nghe + Cường độ âm lớn mà vượt cường độ gây nên cảm giác chói tai gọi ngưỡng chói + Cường độ âm thay đổi cảm giác độ to thay đổi III Siêu âm Siêu âm – Đặc tính siêu âm Siêu âm sóng dọc, có tác dụng nén giãn mơi trường, vùng nén mật độ mơi trường lớn, vùng giãn mật độ môi trường nhỏ, áp suất nén giãn tức thời Kết liên kết phân tử vùng giãn bị đứt tạo thành lỗ vĩ mơ mơi trường Sóng siêu âm có tần số dao động > 20.000Hz Sóng siêu âm có tần số lớn hay bước sóng ngắn nên với nguồn phát có kích thước nhỏ, chùm siêu âm phát có tiết diện hẹp, truyền thẳng khơng bị nhiễu xạ Bằng dạng hình học thích hợp đầu phát, ta hội tụ chùm siêu âm vào vùng kích thước nhỏ giống hội tụ chùm sáng thấu phát tính theo cơng thức : fM = 1000 k.c (14.2) Trong đó: k hệ số tỷ lệ c thời trị dây thần kinh quặt ngược fM tần số tối đa âm phát Ngày người ta thấy cấu tạo dây âm đặc biệt Niêm mạc lỗng, lỏng lẻo khơng dính chặt vào tổ chức Vì dao động xuất phận dưới, dây âm Những tìm tịi bổ sung cho hai quan điểm học thấn kinh chế phát âm Ta cần nhấn mạnh xoang cộng hưởng đóng vai trị quan trọng, chúng định âm sắc tiếng nói nguời Khi phát nguyên âm a, o ,u xoang cộng hưởng chia hai phần tạo thành hai tần số cộng hưởng khác Khi phát phụ âm âm sinh nhờ ma sát qua kẽ răng, khe lưỡi vòm hầu Nhiều âm phát dây âm rung động mà hốc xương mặt đóng vai trị quan trọng ta gọi xoang mũi (khi ngâm nga, nói thầm) Cơ chế q trình nghe Khi sóng âm truyền đến tai ngồi, thay đổi áp suất dao động làm cho màng nhĩ rung động theo Rung động màng nhĩ làm màng căng cửa sổ bầu dục rung động theo thông qua hệ thống xương (xương:búa, đe, bàn đạp) tai Dao động phần tử cửa sổ bầu dục làm chuyển động dịch chứa ốc tai Trong q trình lan truyền sóng âm, hệ thống xương đóng vai trị quan trọng Nó vừa có tác dụng khuếch đại áp lực âm vừa bảo vệ tai trước âm có cường độ lớn Để khuếch đại áp lực âm thanh, hệ xương hoạt động địn bẩy r1 (hình 14.1) Hệ số hai cánh tay đòn hệ đòn bẩy : =1,3 Ta thấy, r2 cửa sổ bầu dục có lực tác dụng F2 lực F1tác dụng màng nhĩ, r r2 F2= F1 Ngồi diện tích S2 cửa sổ bầu dục nhỏ 17 lần so với diện tích S1 màng nhĩ Vì áp suất tác dụng lên cửa sổ bầu dục lớn 17 lần áp suất khơng khí (do dao động âm) tác dụng lên màng nhĩ Tổng hợp lại ta có áp suất lên dịch phía sau cửa sổ bầu dục lớn áp suất lên màng nhĩ từ phía tai ngoài: 17 x 1,3 = 22 lần Người ta cho dù bị hao hụt lượng ma sát khuếch đại cịn đạt lớn, gần 20 lần Âm trở màng nhĩ phụ thuộc vào tần số sóng âm tác dụng nhìn chung có giá trị gần âm trở khơng khí 4,3.102 kg/s Âm trở cửa sổ bầu dục âm trở ngoại dịch perilympho giáp nó, tức gần âm trở nước, có giá trị 1,5.106 kg/m2s Như nghĩa khơng có hệ xương mà sóng âm trực tiếp từ tai tác dụng vào cửa sổ bầu dục 99,9% lượng sóng âm bị phản xạ mà khoảng 0,1% lan truyền vào đến ngoại dịch perilympho Hệ thống xương đóng vai trị quan trọng việc dẫn truyền sóng âm Nó loại trừ hao hụt phản xạ sóng âm mặt ngăn cách mơi trường có âm trở (sóng trở) khác Tác dụng bảo vệ tai hệ xương gặp âm có cường độ lớn nhờ hệ thống dây chằng giữ hệ xương (điểm tựa đòn bẩy) co giãn giảm chấn động đe bàn đạp búa điểm tựa tay đòn Tay đòn dục màng nhĩ ốc tai Hình 14.1 Cấu trúc tai người cửa sổ bầu Quá trình tiếp nhận cảm thụ âm tai xảy phức tạp nhiều Những nghiên cứu Helmholtz đặc biệt cơng trình nghiên cứu chế cảm thụ âm Bekesy gần làm sáng tỏ chế lý sinh thính giác (Nhờ cơng trình nghiên cứu cơng phu này, George von Bekesy nhận giải thưởng Nobel vào năm 1961) Hình 14.2 Sơ đồ thiết diện ngang ốc tai Kênh tiền đình Kênh màng nhĩ Kênh ốc tai Màng tiền đình Màng đáy Thể Corti Màng phủ Thần kinh thính giác Cấu tạo tai ốc tai ốc tai có chiều dài khoảng 35 mm cuộn theo hình ốc khoảng 2,75 vịng (hình 14.1) Bên ốc tai dọc theo chiều dài có kênh chứa dịch (English –"canal" thuật ngữ giải phẫu khác "scala") ngăn cách màng (hình 14.2) Kênh tiền đình cửa sổ bầu dục thông với kênh màng nhĩ qua lỗ nhỏ đỉnh ốc tai, kênh màng nhĩ từ dẫn tiếp đến cửa sổ trịn Dịch perilympho chứa hai kênh gọi ngoại dịch Kênh ốc tai không thông với kênh nào, dịch endolympho chứa kênh ốc tai gọi nội dịch Màng đáy ngăn cách kênh màng nhĩ kênh ốc tai Màng trước ngăn cách kênh ốc tai kênh tiền đình Màng đáy cấu tạo hệ vòng xoắn gọi thể Corti bao gồm quan cảm thụ tế bào thần kinh thính giác Theo lý thuyết Bekesy, dao động cửa sổ bầu dục làm cho ngoại dịch perilympho chuyển động xốy kênh theo hình ốc Chính chuyển động xốy làm cho áp suất dịch perilympho lên màng tiền đình dọc theo chiều dài kênh tiền đình khác Áp suất truyền tới dịch endolympho kênh ốc tai, truyền tiếp tới màng đáy làm màng đáy "gợn sóng" Màng đáy chịu tác dụng áp suất khác theo chiều dài chế phức tạp, thể Corti phân tích tần số âm (hình 14.3) Mỗi sóng âm với tần số định tác dụng vào vị trí xác định màng đáy kích thích receptor định thể Corti Âm có tần số cao vị trí kích thích gần cửa sổ bầu dục, màng căng hẹp Âm có tần số thấp kích thích vị trí gần với đỉnh ốc tai Bằng chế đó, tai phân tích tần số sóng âm thành xung kích thích Các xung kích thích mã hố truyền vị trí định vỏ não tơ thần kinh xác định Với âm phức hợp tạo kích thích nhiều điểm gây cảm giác khác âm sắc Cho đến người ta chưa hiểu rõ hết chất q trình mã hố sóng xung kích thích âm để dẫn truyền vào tế bào thần kinh thính giác Các nghiên cứu điện sinh học quan thính giác xác nhận chế q trình mã hố thơng tin làm xuất điện hoạt động, người ta gọi điện âm Điện âm định tần số cường độ âm Ngày vi điện cực người ta ghi đo giá trị điện âm Điện âm kết tất trình xảy ốc tai tiếp nhận âm Một điều đáng ý hiệu điện endolympho perilympho có giá trị khoảng 80mV Cơ sở vật lý phương pháp âm chẩn đoán a Chẩn đoán gõ Khi gõ vào vị trí tương ứng tạng (tim, phổi, gan ) lồng ngực hay thành bụng, tạng dao động phát âm Dựa vào âm phát xác định vị trí, kích thước chúng, xác định chúng bình thường hay có bệnh Ta dùng ngón tay hay dùi nhỏ gõ trực tiếp da bệnh nhân, vùng tương ứng với phủ tạng cần chẩn đoán Phương pháp dùng chấn động gõ thựờng bị tắt dần sau qua lớp da, mô làm cho tạng dao động với biên độ nhỏ, âm tạng phát nhỏ khó nghe Chúng ta thường gõ qua ngón tay qua gỗ mỏng đặt sát vào nơi muốn gõ Tuỳ theo bệnh nhân yêu cầu cần chẩn đoán, phải gõ với mức độ mạnh nhẹ khác : gõ mạnh bệnh nhân béo, với trẻ em phải gõ nhẹ Thường gõ với mức độ trung bình gõ đủ làm cho tạng sâu da cm dao động dao dộng lan truyền diện tích đến 6cm2 Khi muốn tìm giới hạn tạng hay nghiên cứu phần tạng đó, cấn phải gõ nhẹ Âm phát gõ cần phải phân tích cách tỷ mỉ cường độ, độ cao, âm sắc nhận thay đổi nhỏ âm, phân biệt tr- ường hợp bệnh lý bình thường Thí dụ âm phát gõ vào phổi người bình thường có tần số cao, âm sắc phong phú (có nhiều họa âm) cường độ lớn, thời gian dư âm dài Âm phát gõ tạng đặc phổi bị vơi hóa, màng phổi bị tràn dịch, có tần số thấp (tiếng nghe đục), cường độ nhỏ, thời gian dư âm ngắn Còn âm ổ bụng, dày phát có tần số cao song âm sắc nghèo nàn (hầu khơng có họa âm) b Chẩn đốn nghe Đó phương pháp nghiên cứu âm từ thể phát tim, phổi để định bệnh Các âm từ thể phát thường có tần số khơng vượt q 1000 Hz Âm phổi khơng khí qua lại khí quản, cuống phổi mơ phổi sinh Cường độ âm mạnh hay yếu hô hấp nông hay sâu, độ cao âm tỷ lệ nghịch với tiết diện khí quản, cuống phổi Khi khí quản, cuống phổi bị hẹp hay chứa dịch nhầy trình bị bệnh âm phổi thay đổi; dựa vào thay đổi mà chẩn đốn bệnh Âm phát tim biến đổi nhiều yếu tố: tình trạng van tim, vận tốc máu, độ nhớt máu, miệng van (tức lỗ tim mà van đậy lại)… Bảng 14.1 cho biết liên hệ tần số tỷ lệ lượng âm phát từ tim bình thường Bảng 1.1 Tần số Năng lượng 50 - 60 Hz 56% 60 - 70 Hz 27% 70 - 80 Hz 10% 80 - 90 Hz 4% 90 - 100 Hz 2% 100 - 110 Hz 1% Để nghe âm phát từ thể, người ta dùng ống nghe (stétoscope) ống nghe gồm dây cao su mềm hình trụ có tác dụng truyền âm nối với hộp sắt hình trụ bẹt, mặt có căng màng mỏng đóng vai trị hộp cộng hưởng Hộp cộng hưởng có loa hình phễu khơng có màng căng Mặt hộp cộng hưởng đặt áp sát da (nơi muốn nghe), dao động âm thể truyền tới hộp khuếch đại, sau dao động qua dây truyền âm để tới tai Tần số dao động riêng màng tỷ lệ thuận với độ căng màng Các dao động âm từ thể tới màng làm màng dao động mạnh (cộng hưởng) tần số chúng trùng với tần số dao động riêng màng Nếu dùng loa để nghe, chỗ da bệnh nhân bị loa ép vào căng đóng vai trị màng căng Chúng ta điều chỉnh sức ép loa vào da để độ căng màng da có tần số dao động riêng trùng với tần số âm muốn nghiên cứu, nhờ nghe âm rõ âm khác Thường dùng cách âm muốn nghiên cứu bị âm khác che lấp c Phép thử Rinner Mục đích phép thử để xác định tổn thương vùng quan thính giác: tai ngoài, tai tai não Phép thử dựa vào nhận xét sau: dao động âm truyền qua xương sọ tới tận thần kinh thính giác … cho cảm giác âm; tai ngồi tai hỏng âm truyền qua xương gây cảm giác Nếu ta đặt âm thoa dao động gần tai bệnh nhân sau để bệnh nhân cắn âm thoa (dao động âm thoa lúc có biên độ giống lúc trước) Nếu lúc đầu bệnh nhân nghe âm, lúc sau khơng nghe dấu hiệu Rinner dương, ngược lại ta có dấu hiệu Rinner âm Một chứng điếc có dấu hiệu Rinner dương chứng tỏ tổn thương tai não Nếu dấu hiệu Rinner âm tổn thương khu trú tai hay tai V Ứng dụng siêu âm Nguồn phát siêu âm Nguyên lý chung để tạo sóng âm làm cho vật rắn, màng căng hay dây căng dao động đàn hồi Nhưng để tạo sóng siêu âm, dao động đàn hồi phải có tần số 20 000 Hz nhờ vào nguồn dao động đặc biệt dao động tinh thể thạch anh, tinh thể Niken Có hai cách phát siêu âm: + Dựa vào hiệu ứng áp điện nghịch + Dựa vào tượng từ giảo a Nguồn phát siêu âm dựa vào hiệu ứng áp điện nghịch Một thạch anh cắt song song với trục lục giác vng góc với quang trục tạo thành thạch anh áp điện Người ta mạ hai mặt để tạo thành tụ điện kẹp vào hai tụ điện phẳng Khi nối hai điện cực với nguồn điện chiều thạch anh bị biến dạng cong bên, đổi chiều dịng điện thạch anh bị cong ngược lại Hình 14.4 Khi ta thay nguồn điện chiều nguồn xoay chiều có tần số lớn thạch anh liên tục bị biến dạng theo tần số dòng điện phát siêu âm tần số 20 000Hz Siêu âm phát có cường độ mạnh tần số dao động điện tác dụng vào thạch anh phù hợp với tần số dao động riêng thạch anh lượng nguồn điện biến thành lượng học dạng siêu âm lan truyền vào môi trường xung quanh với tần số lên đến 50MHz b Nguồn phát siêu âm dựa vào tượng từ giảo Một sắt từ kền bị từ hố độ dài ngắn chút ít, tượng từ giảo Đặt sắt từ vào lòng cuộn dây nối với nguồn điện chiều Do tượng từ giảo làm độ dài sắt từ ngắn Khi ngắt dòng điện, từ trường lòng cuộn dây khơng cịn làm chiều dài sắt từ trở bình thường Khi nối cuộn dây với nguồn Điện xoay chiều có tần số cao Từ trường lịng cuộn dây biến thiên liên Hình 14.5 tục với tần số tần số dòng điện xoay chiều Do tượng từ giảo, sắt từ có chiều dài dao động gấp đôi tần số dao động dòng điện phát siêu âm tần số > 20 000Hz Siêu âm phát có cường độ mạnh dao động dòng điện phù hợp với dao động riêng sắt từ Nguồn phát siêu âm loại lên đến 1000MHz Ứng dụng siêu âm y học Ngày nay, kỹ thuật siêu âm có mặt phát huy tác dụng lĩnh vực khoa học, kỹ thuật đời sống như: ngành hàng hải địa chất (các thiết bị thăm dò độ sâu đại dương, dị tìm đá ngầm, phát luồng cá, thiết bị liên lạc nước siêu âm), qn quốc phịng (các loại mìn, thuỷ lơi siêu âm, thiết bị dị tín hiệu, phát theo dõi mục tiêu ), lĩnh vực công - nông nghiệp (các thiết bị kiểm tra chất lượng, tìm khuyết tật sản phẩm, máy khoan hàn gia công vật liệu cứng kim cương, đá quý đặc biệt phương pháp sấy siêu âm tỏ ưu việt), ngành công nghiệp thực phẩm, hố dược, thơng tin liên lạc quen thuộc với thiết bị siêu âm Đặc biệt lĩnh vực y học, sóng siêu âm ngày ứng dụng rộng rãi chẩn đoán điều trị a Ứng dụng siêu âm điều trị Khi tác dụng lên tế bào tổ chức sống, siêu âm gây hiệu ứng: học, nhiệt học hoá học Các hiệu ứng làm thay đổi tính chất chức sinh lý tổ chức thể Đó chế liệu pháp điều trị kỹ thuật siêu âm ❖ Hiệu ứng học - Sóng siêu âm tác động vào môi trường vật chất gây chỗ biến đổi áp lực dịch chuyển phần vật chất xung quanh vị trí cân chúng, làm nén giãn mơi trường Ở vùng giãn liên kết phần tử bị đứt gãy Người ta gọi tượng tạo lỗ vi mô - Đặc biệt với chùm siêu âm có cường độ vừa nhỏ (