Библиотека микростандартов
Выберите физический эффект и номер стандарта или просматривайте всю коллекцию.
Выберите физический эффект и номер стандарта или просматривайте всю коллекцию.
Микростандарт
Если нужно передать полезное ультразвуковое воздействие на объект, но непосредственный контакт с источником или общая рабочая среда одновременно вызывают повреждение, перегрев, загрязнение, дискомфорт или другой нежелательный эффект, то нужно ввести между источником и объектом промежуточный материал или среду, которые не мешают нужной передаче ультразвука, за счёт чего вредное сопутствующее взаимодействие принимает на себя или блокирует промежуточный элемент, а полезная ультразвуковая энергия продолжает действовать на объект
Если нужно
передать полезное ультразвуковое воздействие на объект
Но
непосредственный контакт с источником или общая рабочая среда одновременно вызывают повреждение, перегрев, загрязнение, дискомфорт или другой нежелательный эффект
То нужно
ввести между источником и объектом промежуточный материал или среду, которые не мешают нужной передаче ультразвука
За счёт чего
вредное сопутствующее взаимодействие принимает на себя или блокирует промежуточный элемент, а полезная ультразвуковая энергия продолжает действовать на объект
При ультразвуковой сварке декоративных пластиковых деталей нужно сохранить качественный сварной шов, но прямой контакт рога с поверхностью может оставить следы из-за неровностей детали. Поэтому между рогом и деталью вводят тонкую буферную плёнку: она защищает поверхность, не отменяя передачу вибрации, необходимой для сварки.
Техническая публикация
Using Buffer Sheets in Ultrasonic Welding
При контроле горячей детали ультразвук должен войти в металл, но прямой тепловой контакт опасен для чувствительного преобразователя. Поэтому между активным элементом и деталью ставят задерживающую линию, которая передаёт звук и защищает преобразователь от теплового повреждения.
Техническая публикация
An Introduction to Ultrasonic Flaw Detection
При сканировании чувствительных или неровных участков нужно передать ультразвук в ткани, но прямой контакт датчика может быть неудобным и плохо согласовываться с формой поверхности. Поэтому используют гибкую гелевую прокладку, которая смягчает контакт и одновременно сохраняет точную передачу ультразвука.
Документация производителя
AQUAFLEX Ultrasound Gel Pad — Instructions for Use
PM-004-0001G
Для ультразвуковой пробоподготовки нужно передать энергию в биологический образец, но прямой зондовый контакт создаёт риск загрязнения и лишнего нагрева. Поэтому образец оставляют в закрытом сосуде и передают сфокусированный ультразвук через водяную ванну, сохраняя обработку без непосредственного контакта источника с пробой.
Документация производителя
Adaptive Focused Acoustics (AFA) Technology
При ультразвуковой очистке нужно сохранить действие ванны на деталь, но общая рабочая жидкость быстро загрязняется снятыми частицами и не позволяет удобно разделять разные растворы. Поэтому деталь с рабочим раствором помещают в отдельный стакан внутри ванны: ультразвук проходит к содержимому, а загрязнение остаётся в промежуточной ёмкости.
Документация производителя
Bransonic Ultrasonic Bath — Operating Manual
100-214-294 REV. 10
Микростандарт
Если нужно получить сильное локальное воздействие только в ограниченной рабочей зоне, но такое же воздействие на соседние зоны недопустимо или ухудшает результат, то нужно сконцентрировать ультразвук на рабочей зоне и ограничить его распространение за её пределы за счёт чего в нужном месте ультразвуковая энергия достигает рабочего уровня, а в остальных зонах остаётся слабой
Если нужно
получить сильное локальное воздействие только в ограниченной рабочей зоне
Но
такое же воздействие на соседние зоны недопустимо или ухудшает результат
То нужно
сконцентрировать ультразвук на рабочей зоне и ограничить его распространение за её пределы
За счёт чего
в нужном месте ультразвуковая энергия достигает рабочего уровня, а в остальных зонах остаётся слабой
Для нерезектабельных опухолей печени нужно было разрушить заданный объём ткани без широкого воздействия на орган. Для этого ультразвуковую энергию сфокусировали в выбранной мишени методом гистотрипсии, получив предсказуемое локальное разрушение ткани.
Научная статья
First-in-man histotripsy of hepatic tumors: the THERESA trial, a feasibility study
10.1080/02656736.2022.2112309
При сварке термопластов требуется сильное воздействие в узкой зоне шва, а не по всему объёму деталей. Выступ-energy director создаёт маленькую контактную площадку, на которой ультразвуковые колебания концентрируются и запускают локальное плавление.
Патент
Energy director joint design for ultrasonic welding of thermoplastics
US9873225B2
Для очистки пластины требовалось сильное локальное удаление загрязнений, но обычная высоконапорная струя могла повредить тонкие элементы. Поэтому использовали слабую по давлению струю и создали в нужной точке максимум ультразвуковой энергии, перемещая этот локальный максимум по поверхности.
Патент
Ultrasonic jet semiconductor wafer cleaning method
US5562778A
Для надёжной сварки аккумуляторного вывода нужен сильный ультразвук в точке контакта, но та же вибрация опасна для соседних элементов платы. Поэтому рабочую точку оставляют открытой для сварочного наконечника, а окружающие зоны закрывают демпфирующей конструкцией, которая гасит паразитные колебания.
Патент
Damping and isolating vibration during ultrasonic welding
US9475232B2
Чтобы быстро разрезать мягкий продукт, нужно сильное действие именно на линии реза, но большая механическая нагрузка на весь продукт вызывает деформацию и трещины. Ультразвук подводят к ножу так, чтобы рабочее действие сосредоточивалось на режущей кромке и обеспечивало рез почти без усилия.
Патент
Method for cutting a process material under the application of ultrasonic energy as well as cutting device
CA2911385A1
Микростандарт
Если нужно получить сильное ультразвуковое действие в материале или на его небольшой рабочей зоне, но прямое воздействие полной мощностью на сам материал недопустимо или источник нельзя вводить в него из-за риска повреждения, загрязнения либо нежелательного воздействия вне рабочей зоны, то нужно возбудить ультразвук в связанном с материалом инструменте, стенке или промежуточной детали за счёт чего самые сильные колебания приходятся на посредник, а нужное действие передаётся материалу через контакт или границу среды без прямого ввода источника
Если нужно
получить сильное ультразвуковое действие в материале или на его небольшой рабочей зоне
Но
прямое воздействие полной мощностью на сам материал недопустимо или источник нельзя вводить в него из-за риска повреждения, загрязнения либо нежелательного воздействия вне рабочей зоны
То нужно
возбудить ультразвук в связанном с материалом инструменте, стенке или промежуточной детали
За счёт чего
самые сильные колебания приходятся на посредник, а нужное действие передаётся материалу через контакт или границу среды без прямого ввода источника
Расплав нужно интенсивно обработать ультразвуком для дегазации и улучшения структуры, но погружённый излучатель в высокотемпературной среде быстро разрушается. Поэтому ультразвуком возбуждают ковш через волновод, а уже стенка ковша передаёт сильное акустическое воздействие расплаву.
Патент
Device for ultrasonic treatment and transfer of molten metal and method thereof
EP4212264A1
Образец нужно обработать достаточно сильным ультразвуком, но прямое введение зонда нежелательно из-за риска загрязнения, аэрозолей или потери стерильности. Поэтому ультразвуком нагружают внешний узел, а воздействие передаётся внутрь через стенку закрытого сосуда.
Документация производителя
Ultrasonic Sonotrodes, Flow Cells & Accessories
Ткань нужно интенсивно рассекать и коагулировать, но нельзя подвергать сильному воздействию окружающую область. Поэтому ультразвуком возбуждают металлический клинок, который принимает сильные колебания и передаёт их ткани только в небольшой зоне контакта.
Патент
Ultrasonic surgical blade
US9848900B2
Хрупкий материал нужно обрабатывать интенсивнее, но повышение прямой механической нагрузки увеличивает риск трещин и скрытых повреждений. Поэтому сильные ультразвуковые колебания создают в режущем инструменте, а заготовка получает их действие только в зоне контакта с инструментом.
Документация производителя
ULTRASONIC: Innovative ultrasonic machining for hard and brittle materials
Проволоку нужно соединить с площадкой сильным локальным ультразвуковым воздействием, но нежелательно передавать такую нагрузку окружающим участкам кристалла. Поэтому ультразвуком возбуждают сварочный инструмент, а его наконечник передаёт интенсивное движение только микроскопической зоне соединения.
Патент
Ultrasonic transducers for wire bonding and methods of forming wire bonds using ultrasonic transducers
US8251275B2
Микростандарт
Если нужно передать объекту или приёмнику только нужную, дозированную часть ультразвукового сигнала, но снижение мощности ослабляет полезный сигнал, а конструкция всё равно создаёт лишние колебания или отражения, то нужно создавать достаточно сильный ультразвуковой сигнал и поглощать его избыточную часть демпфирующим материалом за счёт чего полезная волна остаётся достаточно сильной, а лишние колебания и отражения быстро затухают и не мешают работе
Если нужно
передать объекту или приёмнику только нужную, дозированную часть ультразвукового сигнала
Но
снижение мощности ослабляет полезный сигнал, а конструкция всё равно создаёт лишние колебания или отражения
То нужно
создавать достаточно сильный ультразвуковой сигнал и поглощать его избыточную часть демпфирующим материалом
За счёт чего
полезная волна остаётся достаточно сильной, а лишние колебания и отражения быстро затухают и не мешают работе
В медицинском ультразвуковом датчике нужно сохранить сильный полезный импульс для хорошего изображения, но убрать энергию, уходящую назад и создающую реверберации. Поэтому за матрицей пьезоэлементов применили пористый графитовый блок с эпоксидной смолой, который поглощает и рассеивает лишнюю ультразвуковую энергию.
Патент
High porosity acoustic backing with high thermal conductivity for ultrasound transducer array
WO2012123908A2
В дефектоскопе нужен сильный короткий ультразвуковой импульс, после которого приёмник должен сразу слышать отражения от дефектов. Но пьезокристалл продолжает колебаться после импульса. Пористый спечённый металлический задник поглощает лишнюю энергию и сокращает послезвучие.
Патент
Backing for ultrasonic transducer crystal
US4420707A
Скрытый автомобильный датчик должен посылать достаточно сильный ультразвуковой импульс через кузовную панель, но сама панель создаёт лишние колебания и отражения. Демпфирующий материал и акустическая пена поглощают эту лишнюю энергию, сокращая звон и помехи.
Патент
Hidden ultrasonic sensor assembly
US10393864B2
Накладному газовому расходомеру нужен достаточно сильный ультразвуковой сигнал, чтобы пройти через стенку трубы и газ, но часть энергии уходит по металлу и создаёт паразитные сигналы. Демпфирующее покрытие на трубе поглощает эту лишнюю энергию и оставляет полезный измерительный путь различимым.
Патент
Ultrasonic damping material
US20040123666A1
Ультразвуковому сканеру отпечатка нужен достаточно сильный сигнал, проходящий по стеклу до пальца и обратно, но стекло само создаёт мешающие отражения. Демпфирующий слой на нижней стороне стекла поглощает лишнюю ультразвуковую энергию и уменьшает паразитные волны, сохраняя полезный путь измерения.
Патент
Ultrasonic biometric imaging device with reflection reduction
EP4062318A1
Микростандарт
Если нужно получить нужное действие ультразвука на объект через окружающую его среду, но обычная среда плохо передаёт ультразвук или сама не обеспечивает нужного воздействия, то нужно изменить состав среды: заменить её, добавить в неё рабочий компонент или получить такой компонент прямо в среде за счёт чего изменённая среда начинает эффективно передавать ультразвуковые колебания и обеспечивать требуемое действие на объект
Если нужно
получить нужное действие ультразвука на объект через окружающую его среду
Но
обычная среда плохо передаёт ультразвук или сама не обеспечивает нужного воздействия
То нужно
изменить состав среды: заменить её, добавить в неё рабочий компонент или получить такой компонент прямо в среде
За счёт чего
изменённая среда начинает эффективно передавать ультразвуковые колебания и обеспечивать требуемое действие на объект
Для точной обработки твёрдых и хрупких материалов ультразвуково колеблющегося инструмента самого по себе недостаточно. Поэтому жидкость в рабочем зазоре превращают в активную среду, добавляя в неё абразивные частицы: ультразвук приводит их в ударное движение, и они удаляют материал.
Патент
Ultrasonic machining
US3699719A
Чтобы удалять субмикронные частицы со сложных и гидрофобных деталей полупроводникового оборудования, одной воды и обычного ультразвука недостаточно. Поэтому состав жидкой среды меняют, вводя ПАВ или используя водно-органическую смесь, и через эту среду подают мегазвуковые колебания, получая более эффективную очистку.
Патент
Megasonic Precision Cleaning Of Semiconductor Process Equipment Components And Parts
US20140053884A1
Для передачи мощного терапевтического ультразвука обычная вода может оказаться нестабильной из-за кавитации, а вязкий гель нельзя удобно прокачивать. Поэтому контактную среду делают водным раствором гидрофильного полимера, сохраняя её жидкой и одновременно улучшая условия передачи ультразвука к ткани.
Патент
Coupling medium for high-power ultrasound
US6432069B1
Когда обычная ультразвуковая ванна слишком груба или неудобна, жидкость в струе дополнительно насыщают специально создаваемыми газовыми пузырьками и синхронно подают ультразвук. В результате сама жидкая среда получает рабочие элементы, которые действуют там, где требуется очистка.
Патент
Cleaning apparatus and method, and monitoring thereof
US11577284B2
Чтобы провести лекарство через кожу без инъекции, одной нейтральной контактной жидкости недостаточно. Поэтому в контактную среду вводят лекарство и при необходимости химические усилители, после чего через неё воздействуют ультразвуком, совмещая передачу акустической энергии с усиленным переносом вещества через кожу.
Патент
Sonophoretic enhanced transdermal transport
US6190315B1
Микростандарт
Если нужно передать к объекту воздействие или получить от него информацию, но нельзя или нежелательно подводить к объекту контактный рабочий орган, датчик или дополнительное вещество, то нужно использовать уже имеющуюся вокруг объекта среду как путь для ультразвука за счёт чего эта среда переносит ультразвуковой сигнал или действие между устройством и объектом, поэтому контактный посредник не нужен
Если нужно
передать к объекту воздействие или получить от него информацию
Но
нельзя или нежелательно подводить к объекту контактный рабочий орган, датчик или дополнительное вещество
То нужно
использовать уже имеющуюся вокруг объекта среду как путь для ультразвука
За счёт чего
эта среда переносит ультразвуковой сигнал или действие между устройством и объектом, поэтому контактный посредник не нужен
В резервуаре нужно непрерывно знать уровень, но вводить в продукт поплавок или зонд нежелательно. Поэтому датчик располагают над поверхностью и посылают ультразвук через уже имеющееся газовое пространство; эхо от поверхности позволяет определить уровень без контактного измерительного органа.
Документация производителя
Continuous level measurement — Ultrasonic / Ultrasonic transmitters / SITRANS Probe LU240
109765058
При парковке нужно знать расстояние до стены, столба или другого препятствия до столкновения, но контактный способ здесь неприемлем. Поэтому короткие ультразвуковые импульсы отправляют через обычный воздух, принимают отражение от преграды и по нему оценивают расстояние.
Документация производителя
Sensor data fusion
Судну нужно видеть глубину и подводные объекты, но контактировать с каждой целью невозможно. Поэтому ультразвук посылают прямо через уже имеющуюся воду, принимают отражённый сигнал и по нему получают информацию о дне и объектах.
Документация производителя
Fishfinder 90/140 Owner’s Manual
190-00582-10 Rev. A
Нужно создать ощущение прикосновения там, где нет физической кнопки, но ставить контактный привод на руку нельзя. Поэтому ультразвук фокусируют через обычный воздух прямо на коже и получают тактильное ощущение без механического посредника.
Документация производителя
Ultraleap mid-air haptics
Нужно удерживать и смешивать капли, не касаясь их и не помещая в сосуд, но механический захват или стенки контейнера вводят нежелательный контакт. Поэтому ультразвуковое воздействие передают через уже имеющийся воздух и управляют каплями дистанционно.
Научная статья
Contactless Fluid Manipulation in Air: Droplet Coalescence and Active Mixing by Acoustic Levitation
10.1038/s41598-018-28451-5
Микростандарт
Если нужно измерить параметр или обнаружить скрытое состояние внутри закрытого или собранного объекта, но нельзя вводить датчик или добавку внутрь, нарушать герметичность или разбирать объект, то нужно установить ультразвуковой датчик снаружи на доступной поверхности объекта или его оболочки за счёт чего ультразвук проходит через стенку или материал объекта, а изменение принятого сигнала позволяет определить внутренний параметр или дефект без вмешательства внутрь
Если нужно
измерить параметр или обнаружить скрытое состояние внутри закрытого или собранного объекта
Но
нельзя вводить датчик или добавку внутрь, нарушать герметичность или разбирать объект
То нужно
установить ультразвуковой датчик снаружи на доступной поверхности объекта или его оболочки
За счёт чего
ультразвук проходит через стенку или материал объекта, а изменение принятого сигнала позволяет определить внутренний параметр или дефект без вмешательства внутрь
Нужно было измерять расход в работающем трубопроводе, но врезка создавала риск утечки, контакта с продуктом и остановки процесса. Поэтому ультразвуковые преобразователи закрепили снаружи трубы и стали измерять поток через её стенку, не вмешиваясь в рабочую среду.
Документация производителя
Ultrasonic Flow Meters
Нужно было обнаруживать воздух в линии с кровью или раствором, но погружать датчик в стерильную среду нельзя. Поэтому трубку пропускают через внешний ультразвуковой датчик с сухим контактом, который обнаруживает пузырьки через стенку трубки.
Документация производителя
Ultrasonic Bubble Sensor — SONOCHECK ABD for Medical Applications
Нужно было контролировать уровень жидкости в пластиковой ёмкости, но вводить внутрь поплавок или зонд нельзя из-за загрязнения и вытеснения объёма. Поэтому ультразвуковой датчик закрепили снаружи и стали определять уровень через стенку.
Документация производителя
NON-INVASIVE SONICEYE LEVEL SENSOR
CAT-ULT0008 / SL-630
Нужно было измерять плотность пульпы в действующей трубе, но делать врезку, сварку или останавливать процесс нельзя. Поэтому два ультразвуковых датчика закрепили снаружи напротив друг друга и измеряют свойства пульпы через стенки трубопровода.
Документация производителя
PS7010 Series Ultrasonic Acoustic Attenuation Slurry Density Meter
PS7010
Нужно было искать трещины в скрытых зонах железнодорожной оси, но полностью разбирать колёсную пару для доступа к этим местам слишком затратно. Поэтому фазированный ультразвуковой датчик поставили на доступный торец оси и стали просматривать внутренние зоны через сам металл.
Техническая публикация
The application of phased array ultrasonic techniques for inspection of railway axles from their end face
Микростандарт
Если нужно получить от ультразвука сильное локальное воздействие или чёткий измерительный сигнал внутри объекта или рабочей среды, но сама среда реагирует на ультразвук слишком слабо или не тем образом, и одним изменением режима ультразвука нужный результат получить трудно, то нужно ввести прямо в эту среду добавку, которая хорошо взаимодействует с ультразвуком за счёт чего она внутри среды превращает колебания в нужное локальное действие или создаёт сильный полезный эхосигнал
Если нужно
получить от ультразвука сильное локальное воздействие или чёткий измерительный сигнал внутри объекта или рабочей среды
Но
сама среда реагирует на ультразвук слишком слабо или не тем образом, и одним изменением режима ультразвука нужный результат получить трудно
То нужно
ввести прямо в эту среду добавку, которая хорошо взаимодействует с ультразвуком
За счёт чего
она внутри среды превращает колебания в нужное локальное действие или создаёт сильный полезный эхосигнал
Для получения точных отверстий и полостей в карбидах, керамике, стекле и других твёрдых хрупких материалах одного колеблющегося инструмента недостаточно. Поэтому в рабочую жидкость между инструментом и деталью вводят абразивные частицы: ультразвуковые колебания вовлекают их в движение, а частицы выполняют локальный ударно-абразивный съём.
Патент
Ultrasonic machining
US3699719A
При ультразвуковой обработке кремниевых пластин одного увеличения возможностей преобразователя оказалось недостаточно. В жидкость перед излучателем стали подавать струю с газовыми ядрами; такая добавка делает жидкость значительно более отзывчивой на ультразвук и усиливает воздействие в зоне очистки.
Патент
Jetting and nucleus supplementing ultrasonic cavitation device and method
CN104128328A
Когда естественного ультразвукового контраста крови и тканей недостаточно, в кровоток вводят стабильные газовые микропузырьки. Они находятся прямо в исследуемой среде и дают значительно более сильное отражение ультразвука, благодаря чему сосуды и кровоток становятся заметнее.
Патент
Stable microbubble suspensions comprising saturated phospholipids for ultrasound echography
US5686060A
Для воздействия на глубоко расположенную опухоль световая активация ограничена глубиной проникновения, а один ультразвук недостаточно избирателен. Поэтому в ткань вводят соносенсибилизирующие наночастицы и затем воздействуют на опухоль ультразвуком: добавка внутри ткани превращает внешнее воздействие в выраженный локальный терапевтический эффект.
Патент
Nanoparticles for cancer sonodynamic and photodynamic therapy
US20100262115A1
Чтобы измерять скорость потока ультразвуковым доплеровским методом, нужен устойчивый сигнал от движущихся объектов внутри жидкости. В водяном контуре для этого добавили трассирующие частицы; они движутся с потоком, рассеивают ультразвук и дают сигнал, по которому определяется скорость.
Научная статья
Development of the Multichannel Pulsed Ultrasonic Doppler Velocimeter for the measurement of liquid metal flow
10.48550/arXiv.2409.02815; arXiv:2409.02815
Микростандарт
Если нужно интенсивно и управляемо обрабатывать материал, жидкость или поверхность, но обычный способ требует большого силового или теплового воздействия, повреждает объект либо плохо управляется, то нужно ввести источник ультразвука и передать его колебания в рабочую зону через инструмент или контактирующую среду за счёт чего быстрые малые колебания создают необходимое механическое действие непосредственно в месте обработки без большого перемещения оборудования
Если нужно
интенсивно и управляемо обрабатывать материал, жидкость или поверхность
Но
обычный способ требует большого силового или теплового воздействия, повреждает объект либо плохо управляется
То нужно
ввести источник ультразвука и передать его колебания в рабочую зону через инструмент или контактирующую среду
За счёт чего
быстрые малые колебания создают необходимое механическое действие непосредственно в месте обработки без большого перемещения оборудования
Нужно было эффективно отмывать ткани и пряжу, но обычные мешалки и качающиеся барабаны требовали мощного привода и могли повреждать текстиль. Решение — передавать ультразвуковые колебания к ткани через воду, чтобы очищающее механическое действие возникало непосредственно на её поверхности.
Патент
Ultrasonic washing machine
US4727734A
Нужно было точно обрабатывать твёрдые хрупкие неэлектропроводные материалы, но электрические методы для них ограничены, а лазер может давать трещины. Решение — ввести ультразвуковой привод инструмента и передавать малые быстрые колебания прямо в рабочую зону абразивной обработки.
Патент
A kind of concretion abrasive ultrasonic machining device and method
CN106181595A
Нужно было приваривать очень тонкий изолированный провод к клемме, но механическая зачистка изоляции могла повредить жилы. Решение — передать ультразвуковые колебания через сварочный инструмент прямо в место соединения, чтобы выполнить локальную обработку и сварку без отдельной операции зачистки.
Патент
Ultrasonic welding of wires through the insulation jacket thereof
US6588646B2
Нужно было стабильно получать мелкую ASA-эмульсию непосредственно перед бумажным процессом, но обычный ротор-статор требовал сильного механического воздействия, изнашивался и расходовал больше энергии. Решение — передавать регулируемые ультразвуковые колебания прямо в поток смеси через сонотрод.
Патент
ASA emulsification with ultrasound
US7938934B2
Нужно было резать мягкие ткани с одновременным контролем кровотечения, но электрический скальпель и лазер используют высокие температуры и могут давать широкое тепловое повреждение. Решение — передать ультразвуковые колебания непосредственно лезвию, чтобы интенсивное действие возникало только в узкой зоне его контакта с тканью.
Патент
Method and apparatus for ultrasonic surgical cutting and hemostatis
US5026387A