Elma|Ultrasonic Cleanser

定義

美國國家標準協會 (American National Standards InstituteANSI) 將超音波定義為「頻率大於 20 kHz 的聲音」。在 1 大氣壓力下的空氣中,超音波的波長約為 1.9 公分。





超音波研究歷史


重要歷史年分

發現

1794 

拉扎羅·斯帕蘭扎尼(Lazzaro Spallanzani) 發現了蝙蝠回聲定位能力。並以實驗摀住蝙蝠的眼睛和耳朵,證明蝙蝠是透過聽不見的聲音而不是視覺來狩獵與導航

1880 

皮埃爾·居里和雅克·居里兄弟首次演示了正壓電效應(Direct piezoelectric effect),並以電氣石(Tourmaline)、石英、黃玉、蔗糖和酒石酸鉀鈉(Potassium sodium tartrate) 晶體證明了這種效應,其中石英和酒石酸鉀鈉表現出最大的壓電性

1893 

法蘭西斯·高爾頓(Francis Galton) 發明了高爾頓哨子(Galton whistle),是可調節頻率的哨子,並產生超音波。利用它來測量人類和其他動物的聽力範圍,並證明許多動物可以聽到大於人類聽力頻率範圍的聲音

1917 

在法國保羅·朗之萬(Paul Langevin) 和他的同事開發了超音波潛水艇探測器。該探測器由一個轉換器(transducer) 和一個水聽器(hydrophone) 組成。轉換器由薄石英晶體製成,小心地黏在兩塊鋼板之間;並以水聽器檢測返回的回聲

1948 

Elias Klein整理了超音波相關歷史,內文說到:第一次世界大戰期間,康斯坦丁·奇洛夫斯基(Constantin Chilowski) 向法國政府提交了潛水艇探測的想法。後者邀請保羅·朗之萬 (Paul Langevin) 進行評估。奇洛夫斯基建議以大約 100 kHz 的高頻浦耳生電弧 (Poulsen arc) 激發圓柱形雲母電容器(Cylindrical mica condenser),從而產生超音波來檢測水下物體

  

      參考資料

Curie, Jacques; Curie, Pierre (1880). "Développement par compression de l'électricité polaire dans les cristaux hémièdres à faces inclinées" [Development, via compression, of electric polarization in hemihedral crystals with inclined faces]. Bulletin de la Société Minérologique de France. 3 (4): 90–93. doi:10.3406/bulmi.1880.1564.

Katzir, S. (2012). "Who knew piezoelectricity? Rutherford and Langevin on submarine detection and the invention of sonar". Notes Rec. R. Soc. 66 (2): 141–157. doi:10.1098/rsnr.2011.0049.

Klein E (1948). "Some background history of ultrasonics". Journal of the Acoustical Society of America. 20 (5): 601–604. Bibcode:1948ASAJ...20..601K. doi:10.1121/1.1906413.





超音波洗淨器原理


  • 空穴效應、空化 (Cavitation)

    當超音波源的加速度足以產生空化所需的壓()(Pressure drop)時,就會發生超音波空化,此壓()降取決於加速度的值和受壓力波影響的體積大小。此現象可讓超音波用於均質(Homogenization)、分散(Dispersion)、去黏聚(解聚) (Deagglomeration)、侵蝕(Erosion)、清潔(Cleaning)、研磨(Milling)、乳化(Emulsification)、萃取(Extraction)、分解(Disintegration)和聲化學(Sonochemistry)

  • 利用超音波所產生的空化氣泡來擾動液體,對於金屬、塑膠、玻璃、橡膠和陶瓷等材料表面產生強大的作用力,可徹底清除緊密沾附表面或嵌入表面的汙染物。由於空化氣泡約在微米等級(超音波頻率約高,空化氣泡體積越小),故可以深入到固體表面的孔洞、裂縫及凹槽。因此超音波清洗可用於各種材質、形狀、尺寸的工件(workpiece),並且有機會在不拆卸工件的情況下做清洗。根據污染物的類型(包括灰塵、污垢、顏料、鐵鏽、油脂、藻類、真菌、細菌、石灰垢、拋光劑、助焊劑、指紋、煙灰、脫模劑、血液等)以及清洗物體種類,液體可以使用水、各式溶劑、介面活性劑等。




超音波洗淨器使用注意事項


  • 在清洗的過程中,不得讓清洗物體停留在洗淨槽的底部,這可能會讓物體直接受到超音波的能量,在表面產生空穴效應,容易損壞物體表面。因此建議將清洗物件放置於清洗籃內,再將物件與清洗籃整個放入洗淨槽,使物件與清洗槽底部有一段距離。
  • 洗淨槽需要有足夠高的液面高度。洗淨槽一般都會標示適合使用的液面高度,請盡量不要讓液面低太多。過低的液面高度,會使超音波能量無法以原廠設計的方式傳遞到清洗物體上。無法傳遞的能量將會反過來傷害振盪子,使機器的使用壽命大幅縮短。





超音波洗淨器使用安全須知

  • 超音波洗淨器會產生刺激性的高頻噪音,如果長時間接觸,可能需要聽力保護
  • 避免使用易燃的清洗液,因為即使沒有配備加熱裝置,設備使用過程也會升高溫度。
  • 設備運作時,接觸槽內清洗液可能會造成熱或化學傷害;雖然超音波對活體組織相對無害,但可能會引起不適或皮膚刺激。
  • 超音波洗淨器是電動設備,這意味著當清洗液接觸帶電元件或設備故障時,可能發生觸電風險。






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