التراسونیک صدای با فرکانس بالاست که انسان نمی تواند بشنود. همین امواج کاربردهای شگرفی دارند. می خواهید بدانید التراسونیک چیست و چه کاربردهایی دارد؟

به صدای با فرکانس بالا که گوش انسان قادر به شنیدنش نیست، التراسونیک یا مافوق صوت می‌گویند. همین صداهایی که هیچ وقت نمی‌شنویم، کاربردهای زیادی دارند. در این مقاله می‌خواهیم ببینیم التراسونیک چیست و به چه درد می‌خورد. در انتها دستگاهی را معرفی می‌کنیم که در هر صنعتی کاربرد دارد، از تولید مواد غذایی بگیر تا پزشکی، حتی استخراج بیتکوین!

فراصوت یا ultrasonic چیست؟

لرزش یک شی باعث ایجاد امواج صوتی می‌شود. این لرزش، مولکول‌های هوا را در اطراف جسم می‌لرزاند. لرزش اجسام و بعد لرزش مولکول‌های هوا در نهایت به پرده گوش می‌رسد و مغز آن را به عنوان صدا تفسیر می‌کند.

فرکانس امواج صوتی را با واحدی به نام «هرتز» اندازه می‌گیرند. امواج صوتی که فرکانسی بالاتر از 20 هزار هرتز دارند، امواج مافوق صوت در نظر گرفته می‌شوند. این ارتعاشات به اندازه‌ای سریع هستند که توسط گوش انسان قابل شنیدن نیست.

به فرکانس‌هایی که گوش انسان قادر به شنیدنش نیست فراصوت یا التراسونیک می‌گویند. البته اصطلاح التراوسونیک بیشتر به کاربردهای این محدوده فرکانسی اشاره می‌کند. بعضی حیوانات مثل دلفین‌ها و خفاش‌ها می‌تواننند صداهایی با فرکانس بالا یا پایین را تولید، دریافت و درک کنند. این حیوانات از امواج فراصوت برای شناسایی موانع و محیط استفاده می‌کنند. ما انسان‌ها بعد از این که رازهای امواج صدا را کشف کردیم، توانستیم انواع ابزار برای تولید یا دریافت امواج فراصوت بسازیم. اگر یکبار سونوگرافی انجام داده باشید، پس یکی از کاربردهای فناوری التراسونیک به شما کمک کرده است. حالا از این فناوری در زیردریایی‌ها تا تجهیزات پیشرفته آزمایشگاهی، تمیزکاری و کارخانه‌ها استفاده می‌شود.

فناوری التراسونیک چه کاربردهایی دارد؟

کاربردهای التراسونیک به دو دسته کلی تقسیم می‌شود: ۱. استفاده از امواج فراصوت برای تاثیرگذاری یا ایجاد تغییرات ۲. استفاده از امواج فراصوت و بازتاب آن برای شناسایی سونوگرافی و سونار از کاربردهای فراصوت برای شناسایی هستند. سوگرافی به پزشک کمک می‌کند داخل بدن انسان را بدون شکافتن ببیند. در ضمن این روش نسبت به عکسبرداری با اشعه ایکس و روش‌های مشابه کاملاً بی‌خطر است.

کاربردهای دیگر التراسونیک برای انجام کارهایی مثل تمیزکاری‌، درمان و ایجاد تغییرات دلخواه در محصولات است. در ادامه، چند کاربرد التراسونیک را توضیح می‌دهیم و درباره دستگاه‌های شستشوی التراسونیک بیشتر صحبت می‌کنیم.

کاربرد التراسونیک در درمان

امواج فراصوت در فیزیوتراپی برای کاهش درد استفاده می‌شود. التراسونیک در فیزیوتراپی برای رفع گرفتگی عضلات یا کاهش التهاب کاربرد دارد.

در برخی روش‌های درمانی هم از التراسونیک برای از بین بردن تومورها استفاده می‌کنند. امواج فراصوت در مایعات رفتار متفاوتی دارد و مقداری هم انرژی گرمایی آزاد می‌کند. به همین دلیل می‌توان از آن برای سوزاندن یا از بین بردن بافت‌های بد استفاده کرد.

کاربرد التراسونیک در صنایع تولیدی

امواج فراصوت مثل ویبره‌ای قدرتمند به همگن‌سازی محلول‌ها کمک می‌کند. مثلاً در صنایع غذایی برای این که خمیرها یا مایعات را کاملاً همگن کنند از التراسونیک استفاده می‌کنند. یکی دیگر از کاربردهای مهم التراسونیک در صنعت، عیب‌یابی است. قطعات یا محصولات مختلف را بعد از تولید با التراسونیک بررسی می‌کنند. اگر هر عیب و نقصی در داخل قطعه وجود داشته باشد به راحتی با التراسونیک قابل تشخیص است.

سونار و حسگرها

کاربردهای فراصوت در شناسایی و تشخیص اشیاء در محیط متعدد و متنوع است. از اولین کاربردهای فراصوت می‌توان سیستم سونار کشتی‌ها و زیردریایی‌ها را مثال زد. سیستم سونار امواج فراصوت را به تمام محیط می‌فرستد و با بررسی بازتاب آن موانع یا اجسام را تشخیص می‌دهد.

حسگرهای قوی‌تر و دقیق‌تر التراسونیک در جاده‌ها برای کنترل سرعت خودروها استفاده می‌شود.

تمیزکاری و نظافت با التراسونیک

یک استفاده جالب و کمی جادویی از التراسونیک تمیزکاری است. با امواج التراسونیک می‌توانید در عرض چند ثانیه سطوح کثیف شده را مثل روز اولش تمیز کنید. اگر امواج التراسونیک را درون یک مایع وارد کنید، حباب‌های بسیار ریزی در مایع ایجاد می‌شود که بعد از برخورد با سطوح آن را تمیز می‌کنند. در این بخش می‌خواهیم کمی بیشتر با این کاربرد جذاب و جالب آشنا شوید.

دستگاه تمیزکننده التراسونیک چیست؟

دستگاه شستشوی التراسونیک یا حمام التراسونیک دستگاهی است که می‌تواند با استفاده از امواج فراصوت تمام آلودگی چسبیده به سطوح را از بین می‌برد. این آلودگی می تواند روی سطح جسم باشد یا در بخش های غیرقابل دسترسی داخلی آن. جالب است؟ پس ادامه این مقاله را بخوانید تا با شگفتی‌های بیشتر این دستگاه آشنا شوید. استفاده از دستگاه التراسونیک بعد از جنگ جهانی اول آغاز شد، اما به دلیل ضعیف بودن فناوری ساخت این دستگاه‌ها، از ویژگی تمیز‌کنندگی آلتراسونیک استفاده زیادی نشد. از دهه 1960، همه چیز تغییر کرد و دستگاه‌های شستشوی التراسونیک تجاری وارد بازار شدند. در این دوره کارایی حمام التراسونیک افزایش یافت و تمیز‌کننده‌های اولتراسونیک کارآمدتر و قوی‌تر تولید شدند. حمام التراسونیک، دستگاهی است که سریع و کامل آلودگی‌ها، میکروب‌ها و هر نوع آلاینده‌ای را از روی سطح پاک می‌کند. به همین دلیل از دستگاه‌های التراسونیک برای شستشوی برد الکترونیکی، جواهرات، قطعات صنعتی، سبزیجات و هر چیز دیگری که فکرش را می‌کنید استفاده می‌شود.

دستگاه شستشوی التراسونیک چطور کار می‌کند؟

حمام التراسونیک استخری پر از آب یا مواد شوینده است که از کف یا دیواره‌های آن امواج فراصوت آزاد می‌شود. نوسان سریع امواج صوتی درون مخزن آب باعث ایجاد موج‌های کوچک و در نتیجه حباب‌های میکروسکوپی می‌شود. این حباب‌ها تا اندازه‌ی خاصی بزرگ می‌شوند و بعد بر اثر یک انفجار میکروسکپی از بین می‌روند. به این انفجارهای کوچک کاویتاسیون می‌گویند. قدرت این انفجارها برای از بین بردن یا کندن کوچک‌ترین ذره‌ها از سطوح کافی است.

کاویتاسیون تاثیر تمیز‌کنندگی شگفت‌انگیزی دارد. حباب‌های تولید شده بر اثر کاویتاسیون مانند برس‌های شستشوی میکروسکوپی هر سطحی را تمیز می‌کنند. حتی آلاینده‌هایی که محکم به سطوح چسبیده یا در شکاف‌ها ریز پنهان شده‌اند به راحتی از بین می‌روند. در این روش پاک‌سازی، آلودگی‌ها حتی بدون وجود مواد شیمیایی تمیز‌کننده، زدوده می‌شوند. ولی بهتر است برای بدست آوردن راندمان بیشتر در تمیزکنندگی از محلول التراسونیک استفاده شود. قدرت تمیزکنندگی دستگاه شستشوی التراسونیک بستگی به قدرت امواج تولید شده بستگی دارد. در بدترین حالت، تمیزکنندگی بیشتر از ۲۰ دقیقه طول نمی‌کشد. هر چه قدرت دستگاه تمیز‌کننده التراسونیک بیشتر شود، تعداد حباب‌های بیشتری تولید می‌شود و قدرت پاک‌کنندگی بیشتر و سریع‌تری خواهد شد. معمولاً فرکانس 40 کیلوهرتز برای اکثر شستشوها مناسب است.

اجزای اصلی دستگاه تمیز‌کننده التراسونیک

در ادامه مختصر توضیحی در مورد اجزای تمیز‌کننده التراسونیک خواهیم داد.

• بدنه: بدنه‌ی تمیز‌کننده التراسونیک از جنس آلومینیوم یا استیل ضد زنگ ساخته می‌شود تا دوام و عمر بیشتری داشته باشند.
• مخزن: مخزن التراسونیک، مایعات و مواردی را که باید تمیز شوند، نگه می‌دارد. مخازن تمیز‌کننده‌های التراسونیک در اندازه‌های مختلفی وجود دارد و هر کدام حجم مشخصی از حلال را در خود جای می‌دهند. البته بعضی از انواع تمیز‌کننده‌ها التراسونیک بدون مخزن هستند و نیاز به ظرفی مجزا دارند که به عنوان مخزن در آنها استفاده شود.
• ژنراتور التراسونیک: ژنراتور دستگاه التراسونیک انرژی الکتریکی را از منبع انرژی مانند پریز برق به انرژی الکتریکی مناسب برای انرژی دادن به مبدل التراسونیک تبدیل می‌کند.
• مبدل‌های پیزوسرامیک (Piezoceramic transducer): مبدل‌ها سیگنال الکتریکی التراسونیک را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کند. از آنجایی که مبدل‌ها به وسیله برق کار می‌کنند، معمولا در بخش پایینی یا کناری مخزن ولی رو به داخل قرار می‌گیرد تا لرزش‌ها را درون مخزن منتقل کند. در واقع با روشن شدن دستگاه، امواج فراصوت به داخل مایع تزریق می‌شود و محلول داخل مخزن را به لرزش درمی‌آورد.
• تایمر و کنترل‌کننده دما: برای تنظیم زمان و دمای عملکرد دستگاه کاربرد دارد. این ویژگی در همه انواع تمیز‌کننده‌های التراسونیک وجود ندارد.
• زهکش: زهکش در حقیقت برای تخلیه محلول تمیز‌کننده از داخل دستگاه به کار می‌رود. البته همه‌ دستگاه‌های تمیز‌کننده التراسونیک این بخش را ندارند.
• سبد: در بخش داخلی تمیز‌کننده‌های التراسونیک سبدی قرار دارد تا در هنگام شستشو مانع از صدمه رساندن به دستگاه شود.

انواع دستگاه شستشو و حمام التراسونیک

دستگاه‌های التراسونیک کلینر یا همان تمیزکننده‌ها، دسته‌بندی و اندازه‌های مختلفی دارند. بعضی از آنها بسیار بزرگ و بعضی کوچک و قابل حمل و نقل هستند.

1. دستگاه شستشوی آلتراسونیک سنگین صنعتی

این دسته از التراسونیک کلینرها از مبدل‌های سنگین‌تر و ژنراتورهای قوی‌تر تشکیل شده‌اند که توانایی ایجاد موج التراسونیک با هر فرکانسی را دارند. مخازن دستگاه شستشوی آلتراسونیک سنگین صنعتی از فولاد ضد زنگ بسیار سنگین ساخته شده‌اند و ژنراتور آنها از مخازن جدا هستند. این نوع دستگاه التراسونیک برای کارهای تولیدی استفاده می‌شوند و کارایی بالایی دارند.

2. تمیز‌کننده التراسونیک کوچک آزمایشگاهی

در این نوع دستگاه آلتراسونیک هم از مبدل‌های قوی استفاده می‌شود اما مانند انواع صنعتی نیست. قدرت ژنراتور این دستگاه در حدی است که برای شستشوی شیشه‌ها و اجزای کوچک آزمایشگاهی کارایی بالایی دارند.

3. تمیز‌کننده التراسونیک بسیار کوچک

این تمیز‌کننده‌های التراسونیک کوچک و قابل حمل و نقل هستند و برای تمیز کردن وسایل بسیار کوچک به کار می‌رود. مبدل و ژنراتور این نوع از تمیز‌کننده‌ها، کوچک و ساده هستند. از تمیز‌کننده التراسونیک بسیار کوچک برای شستشو و تمیز کردن جواهرات، اسباب‌بازی‌های کودک، لباس و مواد غذایی مانند سبزیجات، میوه‌ها، گوشت و موارد دیگر استفاده می‌شود.

فناوری التراسونیک متحول کننده زندگی

در سال‌های گذشته استفاده از فناوری التراسونیک کمی سخت بود اما حالا با راهکارهای جدید و پیشرفته، حتی مسواک‌های التراسونیک ساخته شده است. ابعاد دستگاه‌های تولید و دریافت کننده فراصوت هر روز کوچکتر و کوچکتر و بیشتر و بیشتر وارد زندگی روزمره انسان‌ها می‌شود. شاید در چندسال آینده ماشین ظرفشویی که در آشپزخانه دارید در عرض چند ثانیه با فراصون ظرف‌ها را بشورد.