Ultraschallphysik › Grundlagen

Geschichte des Ultraschalls 

Ultraschall besteht aus elastischen Wellen mit einer Frequenz von circa 16 kHz bis mehreren Hundert Megahertz.


Die ersten Arbeiten zur Ultraschallerzeugungstechniken für das SONAR führte der Franzose Paul Langevin gegen Ende des Ersten Weltkriegs durch. Gegen Ende der 50er Jahre sind die ersten industriellen Anwendungen und Nutzungen von Ultraschall zu verzeichnen. Etwa zur gleichen Zeit haben zahlreiche Laboratorien nachgewiesen, dass das Anwendungsspektrum für Ultraschall äußerst breit gefächert ist.


Einige dieser Arbeiten führten schnell zu Anwendungen in den Bereich der Kontrolle und der medizinischen Diagnostik, die Nutzung von starken Ultraschallwellen, mit Ausnahme der Reinigung und dem Schweißen, wurden von der Industrie zunächst nicht gut aufgenommen. Im Verlauf der 80er Jahre haben die großen Fortschritte auf dem Gebiet der Modelltechnik einen wichtigen Schritt auf dem Weg zur Beherrschung dieser Technologie ermöglicht.

Anwendungsarten

Die Leistungsfähigkeit der modernen Materialien, die durch den Fortschritt in der Elektronik entstehen, eröffnen heute ganz neue Möglichkeiten der Nutzung in der Industrie.

 Die Anwendungen von Ultraschall werden allgemein in zwei Kategorien eingeteilt:

  •  Schwacher Ultraschall für Diagnose, Messung und Kontrolle,
  •  Starker Ultraschall.

 

Als starker Ultraschall wird bezeichnet, wenn die Wellen das Medium verändern, in dem sie sich ausbreiten. Die hauptsächlichen Auswirkungen sind mechanischer, thermischer bzw. chemischer Art.

 

Die Anwendung von Ultraschall an Festkörpern kann eine zu einer Erwärmung führen, z. B. beim Schweißen, oder zu einer Vibration, die den Reibfaktor verändert oder Siebgeflechte befreien.

 

In Flüssigkeit ist das wichtigste Phänomen die durch durch Ultraschall erzeugte Kavitation. Sie entsteht durch sehr intensive Ultraschallwellen, die abwechselnd komprimierte und ausgedehnte Bereiche schaffen. Ab einer bestimmten Grenze führen sie zur Implosion der Mikro-Hohlräume, so dass örtlich eine starke Temperaturerhöhung sowie eine Druckwelle mit einer im Vergleich zur Umgebungsluft mehrere tausendfach stärkere Druckwelle auftritt. Dieses Phänomen wird für die Reinigung, die Sonochemie sowie die Deagglomeration und Dispersion von Pulvern, etc. genutzt.

 

In Gas ist es möglich, auf kurzen Distanzen sehr intensive akustische Felder zu erzeugen, die Flüssigkeiten zerstäuben, Pulver deagglomerieren oder Agglomerationen von Schwebeteilchen erzeugen...

 

Die große Bandbreite der Ultraschallanwendungen macht es unmöglich, diese hier ausführlich zu beschreiben. Ultraschall muss als besondere Energieform betrachtet werden, deren Eigenschaften je nach Anwendungsart unterschiedlich sind.

 

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