초음파 (ultrasonic wave) :
20kHz 이상의 진동수를 가지는 음파를 초음파라고 하며, 인간이 들을수 없는 영역의 주파수입니다.
20kHz 이상의 진동수를 가지는 음파를 초음파라고 하며, 인간이 들을수 없는 영역의 주파수입니다.
주파수가 높을수록 작은 진폭(A)에서도 높은 강도(I) 가 얻어지며, 상당히 큰 가속도(α)가 발생됩니다.
1) 고지향성 : 주파수가 높을수록 음파의 직진성이 우수합니다.
2) 반사 및 투과 : 매질간의 음향임피던스(Z) 의 차이가 클수록 경계면에서 초음파의 반사가 크게 발생하며, 반대로 음향임피던스의 차이가 작을수록 초음파의 투과율은 증가합니다.
Materials | ρ (kg/m3) | c (m/s) | Z (106kg/m2s) |
---|---|---|---|
air | 1.3 | 330 | 0.00043 |
water | 1000 | 1500 | 1.5 |
copper | 7700 | 5850 | 45 |
rubber | 950 | 1500 | 1.5 |
3) 음향정합층 : 음향임피던스가 상이한 매질 사이에 초음파의 투과율을 증가시키기 위해 삽입하는 매칭레이어
- 매질 1, 2 사이에 접합층 M 을 삽입하여투과율을 증가시키기 위해서는
가). 1-M, M-2 매질간의 반사율(r) 을 동일하게만들수 있는 음향임피던스 ZM 을 가지는 정합재료 설정
나). 1-M, M-2 매질간의 반사율(r) 을 동일하게만들수 있는 음향임피던스 ZM 을 가지는 정합재료 설정
4) 캐비테이션 (Cavitation) :
- 초음파에 의해 액체가 가속되어 압력이 낮아지는 부분이 발생하고, 기포가 형성되는 현상
- 초음파의 지속적인 가압, 감압에 의해 기포는 수축, 팽창을 반복하며 성장하고, 임계점에 도달하여 폭발합니다.
기포의 크기 | 파괴시간 | 발생온도 | 발생압력 |
---|---|---|---|
수 ㎛ ~ 수백 ㎛ | 수 ㎲ | 5000 K | 1000 MPa |
초음파는 매질을 통과, 반사 또는 에너지를 집중시키는 등의 응용을 통해 다양한 분야에서 사용되고 있으며 산업용, 의료용, 군사용 으로 분류됩니다.