Ultrazvuk v optické praxi LF MU Brno Brýlová technologie Slyšitelnost zvuku • Slyšitelnost zvuku závisí na jeho frekvenci – Infrazvuk (f menší než 20Hz) – Zvuk slyšitelný pro člověka (20Hz-20kHz) – Ultrazvuk (20-100kHz) 2 Co je to vlastně ultrazvuk? • Je to akustické vlnění, jehož frekvence leží nad hranicí 20 kHz • Slyšitelný pro psa, netopýry, delfíny • Zvuková vlna ultrazvuku je menší než normálního zvuku, proto je méně ovlivněna ohybem 3 4 Využití ultrazvuku • Sonografie • Echolokace • Čistění ultrazvukem 5 Sonografie 6 Echolokace • = vysílaný zvuk odražený od předmětu jde zpět od místa vysílání, kde je zachycen • Z celkového času od okamžiku vyslání zvuku do okamžiku přijmutí můžeme vypočítat vzdálenost předmětu • Sonar 7 Sonar • Sound Navigation And Ranging • Podobný princip jako u radaru – místo rádiových vln používá ultrazvuk • Ponorky • Lewix Nixon – 1906 – pasivní sonar • Paul Langevin – 1915 – aktivní sonar 8 Čištění brýlí ultrazvukem • Ultrazvuková čistička umožňuje kvalitní vyčistění plastových i kovových brýlí od prachu a mastnoty i v nepřístupných místech aniž by brýle musely být demontovány 9 10 Vznik ultrazvuku • Zvuk vzniká podélným rozkmitáním (ve vodě) hmotných částic ve směru svého šíření • Dochází k jejich zhuštění a zředění • Nešíří se ve vakuu • Rychlost šíření zvuku závisí na teplotě prostředí (330m/s, 1200km/h) • V teplejším prostředí se šíří rychleji 11 Intenzita ultrazvuku 12 13 Princip použití ultrazvuku v čističkách • Pomocí ultrazvukového měniče (magnetostričkní a piezoelektrický) vyvoláme zvukové kmity stejné frekvence • Přes dno ultrazvukové vany se zvuk šíří do kapaliny a vytváří se ultrazvukové pole • V kapalině vznikají rázové vlny, střídá se hydromechanický přetlak a podtlak • To vede ke kavitaci 14 Magnetostrikční zdroj • Magnetostrikční materiál mění magnetickou energii v kinetickou energii • Vysokofrekvenční střídavé napětí působící na magnetickou cívku, která rozkmitá feromagnetickou tyč (Fe, Ni) • Vznikají mechanické kmity o stejné frekvenci 15 16 17 Piezoelektrický zdroj • Vysokofrekvenční napětí roztahuje a smršťuje speciální destičku z krystalu křemene • Kmitáním destičky vzniká mechanické vlnění stejného kmitočtu jako má střídavý proud 18 Kavitace • Je způsobená lokálními změnami tlaku v kapalině • Při zředění vznikají v kapalině bublinky syté páry, které se při zvýšení tlaku sráží a zanikají (imploze) • Charakteristický zvuk • Imploze odtrhává nečistoty z povrchu materiálu 19 20 21 Podmínky pro ultrazvukové čištění • Mechanická síla – Výkon ultrazvukového - zdroje 35-45 (kHz) • Chemie – Rozpouštění nečistot - saponát • Teplota – Při větší teplotě se zvuk lépe šíří (40-60°C) • Čas – Delší doba čištění přispívá k jeho kvalitě 22 Postup při čištění pomocí ultrazvuku • Vaničku naplníme po rysku vodou o teplotě 40°C • Přidáme odmašťovací prostředek (saponát) • Brýlovou obrubu ponoříme do speciálního košíčku • Brýlové čočky nepokládáme na povrch čističky • Po několika minutách brýle vyjmeme a opláchneme ve vlažné vodě • Znečištěný roztok ve vaničce často vyměňujeme (lepší účinnost) 23 24 http://www.youtube.com/watch?v=wOlcxZrdCTQ 25 26 27 28 Děkuji za pozornost • Literatura: – Najman, L.: Dílenská praxe očního optika, Brno: IDVPZ, 2001 – Rutrle, M.: Brýlová technika, estetika a přizpůsobování brýlí, Brno IDVPZ, 2001 – Polášek, J.: Technický sborník oční optiky, Praha: SNTL, 1975 29