Звук, ультразвук, инфразвук

Иван Григорьевич ХОРБЕНКО Звук, ультразвук, инфразвук. Изд. 2-е, перераб. ББК 22.32 Х79 Иван Григорьевич ХОРБЕНКО родился в 1926 году. Окончил Высшее военно-морское училище радиоэлектроники им. А. С. Попова. Автор научно-технических книг «Ультразвуковая обработка материалов», «Ультразвук в машиностроении» и «Ультразвук в военном деле», а также научно-популярных книг об ультразвуке и его технологическом применении. Рецензент: Абрамов О. В.— доктор технических наук. Хорбенко И. Г. Х79 Звук, ультразвук, инфразвук. Изд. 2-е, перераб. и доп.— М.: Знание, 1986.— 192 с. 40 к. 85000 зкз. Научно-популярная книга о природе звуковых колебаний различной длины, о самых современных ультразвуковых методах и приборах, применяемых в различных областях науки и производства — от медицинской диагностики до изготовления красок. Для широкого круга читателей. Х 1704030000—007 \ 073(02)—86 20—86 ББК 22.32 534 © Издательство «Знание», 1986 г. Что такое звук? Учебник ответит сухо и строго: звук — это упругие волны, распространяющиеся в газах, жидкостях и твёрдых телах и воспринимаемые ухом человека и животных. А помните, как у Гоголя в «Старосветских помещиках»? «Но самое замечательное в доме — были поющие двери. Как только наступало утро, пение дверей раздавалось по всему дому. Я не могу сказать, отчего они пели: перержавевшие ли петли были тому виною или сам механик, делавший их, скрыл в них какой-нибудь секрет,— но замечательно то, что каждая дверь имела свой особенный голос: дверь, ведущая в спальню, пела самым тоненьким дискантом; дверь в столовую хрипела басом, но та, которая была в сенях, издавала какой-то странный дребезжащий и вместе стонущий звук, так что, вслушиваясь в него, очень ясно наконец слышалось: «батюшки, я зябну!»...» От авторов Мы живём в мире звуков. Мы их слышим всюду — в поле, в лесу, дома и вне его. Звуки для нас — источник разного рода информации, которая в целом ряде случаев воспринимается нами субъективно — пример тому процитированный выше отрывок из повести Гоголя. Благодаря звуку наши мысли обретают плоть, и мы получаем возможность общаться друг с другом. Вряд ли можно усмотреть преувеличение в утверждении, что мир звуков столь же разнообразен, как и мир красок — цвета. Но все это слышимые звуки. А есть звуки, которые не воспринимаются человеческим ухом, мы их не слышим. Отсюда их название — «неслышимые звуки». Название не столько научное, сколько бытовое, потому что в науке весь ряд неслышимых звуков имеет свою классификацию: гиперзвук, ультразвук и инфразвук. Наиболее хорошо изучен и потому нашел более широкое практическое применение ультразвук. Гиперзвук стал объектом изучения и практического использования сравнительно недавно в связи с развитием таких отраслей науки и техники, как физика твердого тела, электроника, радиоэлектроника и т. д. Мало ещё изучен инфразвук, и область, где он уже чему-то служит, пока ещё очень ограниченная. В развитии науки о неслышимых звуках видная роль принадлежит отечественным учёным. Открытые в самом начале XX века неслышимые звуки сразу привлекли к себе внимание исследователей, работающих в самых различных областях науки и техники. Наша страна является родиной практического использования ультразвуков. Впервые их применил в своих исследованиях великий русский физик Петр Николаевич Лебедев. С тех пор наши соотечественники идут в первых рядах исследователей неслышимых звуков, открывая все новые возможности их применения на практике. Физическая сущность слышимых и неслышимых звуков одна и та же. Почему же именно ультразвуковой диапазон привлек внимание ученых самых различных специальностей? Дело в том, что ультразвуки имеют некоторые особенности по сравнению со звуками слышимого диапазона. В ультразвуковом диапазоне сравнительно легко получить направленное излучение; он хорошо поддается фокусировке, в результате чего повышается интенсивность ультразвукового поля на определённом участке. Распространение ультразвука в газах, жидкостях и твёрдых телах сопровождается новыми интереснейшими явлениями, многие из которых нашли практическое применение в различных областях науки и техники. Ультразвук приобрёл теперь множество профессий. Ультразвук строит и разрушает, режет и сверлит, штампует и паяет, очищает, сортирует, стерилизует, разведывает. Он помогает текстильщикам шлифтовать основы и красить ткани, пищевикам экономить жиры, высокоэффективными способами осветлять виноградный сок, намного ускорять созревание духов, рыбакам обнаруживать косяки рыб, военным морякам — подводные лодки, медикам выявлять злокачественные опухоли, машиностроителям определять в деталях скрытые дефекты. Его взяли на вооружение геологоразведчики и нефтяники. Довольны и химики, получая с помощью ультразвука тонкие краски и различные эмульсии. Применение ультразвука в металлургии привело к разработке принципиально новой технологии. Благодаря ультразвуку стало возможным синтезирование дисперсных сплавов и создание антифрикционных материалов, значительно интенсифицировался процесс обогащения руды. Ультразвуковые устройства нашли применение в радиоэлектронике и при исследовании состава и свойств вещества. И это ещё не весь перечень, его можно продолжить. Всё большую роль ультразвук начинает играть в научных исследованиях. Успешно проведены теоретические и экспериментальные исследования в области ультразвуковой кавитации и акустических течений, позволившие разработать новые технологические процессы. Формируется новое направление в химии — ультразвуковая химия, то есть химия, использующая ультразвук для ускорения химико-технологических процессов. Научные исследования в области физики способствовали зарождению нового раздела акустики — молекулярной акустики, изучающей молекулярное взаимодействие звуковых волн с веществом. Возникли новые области применения ультразвука: интроскопия, голография, квантовая акустика, ультразвуковая фазометрия, акустоэлектроника и др. Одновременно с теоретическими и экспериментальными исследованиями выполнено много практических работ. Разработаны и внедрены в производство универсальные и специальные ультразвуковые приборы, станки, агрегаты, установки. Созданы и уже применяются ультразвуковые автоматы; включенные в поточные линии, они позволяют значительно повысить производительность труда, эффективность производства и улучшить качество продукции. Книга познакомит читателей с направлениями научных и теоретических поисков в этой очень перспективной и важной отрасли знаний, а также с некоторыми областями практического применения ультразвука. В первых разделах книги приводятся элементарные сведения о физической сущности звука. В последующих разделах рассказывается об особенностях ультразвуковых эффектов, которые используются или могут быть использованы в научных исследованиях и различных отраслях промышленности, направленных на повышение эффективности производственных процессов и улучшение качества изделий. В конце книги помещен список литературы, которая поможет читателям более подробно ознакомиться с современными достижениями науки и техники в области практического использования ультразвука по различным проблемам и направлениям. Автор выражает сердечную благодарность доктору технических наук О. В. Абрамову, а также И. А. Антоновой и Н. А. Мисиюк за помощь при подготовке книги к переизданию. Иван Григорьевич ХОРБЕНКО ЗВУК, УЛЬТРАЗВУК, ИНФРАЗВУК Главный отраслевой редактор В. П. Демьянов Редактор И. Ф. Яснопольский Мл. редактор Я. А. Васильева Художник.АГ А. Дорохов Худож. редактор М. А. Гусева Техн. редактор С. А. Птицына Корректор С. П. Ткаченко ИБ № 7722 Сдано в набор 30.08.85. Подписано к печати 10.03.80. A 009S4. Формат бумаги 84ХЮ87з2. Бумага тип. № 1. Гарнитура литературная. Печать высокая. Уел. печ. л. 10,08. Уел. кр.-отт. 10,29. Уч.-изд. л. 10,73. Тираж 85000 экз. За- каз 5—605. Цена 40 коп. Издательство «Знание». 101835, ГСП, Москва, Центр, проезд Серова, д. 4. Индекс заказа 867707. Киевская книжная фабрика. 252054* Киев-54, ул. Воровского, 24.