31.Звуковые волны. Инфразвук, гиперзвук, ультразвук и его применение в технике и технологиях.

Звук - в широком смысле - колебательное движение частиц упругой среды, распространяющееся в виде волн в газообразной, жидкой или твердой средах.

В зависимости от частоты колебаний звук условно подразделяется:

- на инфразвук c частотой до 16 Гц;

- на слышимый звук c частотой от 16 Гц до 20 кГц;

- на ультразвук c частотой от 20 кГц до 1 ГГц; и

- на гиперзвук c частотой более 1 ГГц.

Гиперзвук - упругие волны с частотами порядка 1 ГГц - 1 ТГц. В воздухе при нормальных условиях гиперзвук не распространяется из-за сильного поглощения.

Инфразвук - упругие волны с частотами менее 16 Гц. Источниками инфразвука являются газовые разряды, ветер, колебания земной коры и поверхности моря. Инфразвук слабо поглощается и распространяется на значительные расстояния.

Ультразвук

- упругие волны с частотами колебаний 20 КГц - 1 ГГц, превышающими верхнюю частотную границу слышимости человеческого уха.

Ультразвук:

- распространяется направленным пучком;

- слабо дифрагирует;

- может вызывать кавитацию жидкости;

- перемешивание дисперсных частиц.

Ультразвук низких частот (20 КГц - 200 КГц) получают с помощью магнитострикционных преобразователей.

Ультразвук высоких частот (200 КГц - 5 МГц) генерируют с помощью пьезоэлектрических преобразователей и используют в дефектоскопии.

Значение звуковых волн - служит средством связи и сигнализации. Изучение всех его характеристик позволяет разработать более совершенные системы передачи информации, повысить дальность систем сигнализации, создать более совершенные музыкальные инструменты. Звуковые волны являются практически единственным видом сигналов, распространяющихся в водной среде, где они служат для целей подводной связи, навигации, локации. Низкочастотный звук является инструментом исследования земной коры. Практическое применение ультразвука создало целую отрасль современной техники — ультразвуковую технику. Ультразвук используется как для контрольно-измерительных целей (в частности, в дефектоскопии), так и для активного воздействия на вещество (ультразвуковая очистка, механическая обработка, сварка и т.п.). Высокочастотные звуковые волны и особенно гиперзвук служат важнейшим средством исследований в физике твёрдого тела.

32.Использование достижений естественных наук в приборостроении. Приборостроение.

Приборостроение — отрасль науки и техники, являющаяся отраслью машиностроения, разрабатывающая и производящая средства измерения, обработки и представления информации, автоматические и автоматизированные системы управления.

Основным направлением развития приборостроения является измерительная техника, состоящая из методов и приборов измерения механических, электрических, магнитных, тепловых, оптических и других физических величин. Измерительные приборы совместно с автоматическими управляющими и с исполнительными устройствами образуют техническую базу автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП).

Измерения — важнейший этап деятельности исследователей и экспериментаторов во всех отраслях науки и техники. Измерительная аппаратура — основное оборудование научно-исследовательских институтов и лабораторий, неотъемлемая часть оснастки любого технологического процесса, главный полезный груз метеорологических ракет, искусственных спутников Земли и космических станций.

Современная измерительная аппаратура предназначается не только для воздействия на органы чувств человека, как, например, в случае сигнализации или отсчёта результатов измерения наблюдателем, но всё чаще для автоматической регистрации и математической обработки результатов измерения и передачи их на расстояние или для автоматического управления какими-либо процессами. В приборах и системах на разных участках измерительных каналов используются механические, электрические, пневматические, гидравлические, оптические, акустические сигналы, амплитудная, частотная и фазовая модуляции; чрезвычайно широко применяются импульсные и цифровые устройства, следящие системы. Процесс измерения современными измерительными устройствами состоит в целенаправленном преобразовании измеряемой величины в форму, наиболее удобную для конкретного использования ( восприятия) человеком или машиной. Например, смысл действия всех электроизмерительных приборов (амперметров, вольтметров, гальванометров и др.) заключается в том, что с их помощью измеряемая электрическая величина, изменения которой непосредственно органами чувств человека не могут быть оценены количественно, преобразуется в определённое механическое перемещение указателя (стрелки или светового луча). Таково же назначение и многих механических измерительных приборов и измерительных преобразователей, с помощью которых разнообразные физические величины преобразуются в механическое перемещение (штангенциркуль, микрометр, пружинные весы, ртутный термометр, пружинный манометр или барометр, волосяной гигрометр и т. п.).

Для начала 21 в. характерно осознание того факта, что измерительная техника, является не столько « искусством» измерения, сколько особой научной дисциплиной со своей собственной системой понятий и своими методами анализа.

В основе технологий приборостроения лежит метрология.