دانلود مقاله-تحقیق-پروژه-کارآموزی
مرجع کامل خرید و دانلود گزارش کار آموزی ، گزارشکار آزمایشگاه ، مقاله ، پروژه و پایان نامه های کلیه رشته های دانشگاهیدانلود مقاله-تحقیق-پروژه-کارآموزی
مرجع کامل خرید و دانلود گزارش کار آموزی ، گزارشکار آزمایشگاه ، مقاله ، پروژه و پایان نامه های کلیه رشته های دانشگاهیتحقیق بررسی مفهوم جذب انرژی
| دسته بندی | مواد و متالوژی |
| بازدید ها | 5 |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 38 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 30 |
تحقیق بررسی مفهوم جذب انرژی در 30 صفحه ورد قابل ویرایش
تعریف جذب
مفهوم جذب [1]در آکوستیک اتلاف انرژی به هنگام برخورد موج صدا به یک سطح و سپس انعکاس آن است. کلمة «جذب» رااغلب اشخاص عادی برای بیان عمل یک اسفنج هنگامی که آب را به خود می کشد، به کار می گیرند، که این معنا شامل آکوستیک نمی شود. آب جذب شده توسط اسفنج دوباره در دسترس خواهد بود، اما نوفه «جذب» شده توسط آکوستیک تایل را نمی توان دوباره به دست آورد. زیرا به صورت حرارت تلف شده است. مفهوم جذب آکوستیکی در درجه نخست شامل فضاهای داخلی می شود. اگر دیواری وجود نداشته باشد، صدا فقط در اثر افزایش فاصله منبع کاهش می یابد.
اگر فرض کنیم که یک موج با انرژی تابشی معینی با زاویه ای تصادفی به سطحی برخورد کند، مقداری از انرژی تابشی به طرف محیطی که سرچشمه شعاع تابشی در آن قرار گرفته است، منعکس می شود و بقیه انرژی تابشی به داخل مادة سطح مزبور نفوذ و غالباً از میان آن عبور می کند. با استفاده از روش شعاعی ضریب جذب به صورت زیر تعریف می شود
انرژی باز تابشی-1
انرژی تابشی
بنابراین ضریب جذب نمایانگر نسبتی از انرژی صوتی تلف شده به انرژی سرچشمه صداست که مقدار آن از صفر تا یک متغیر است( یعنی از صفر تا صددرصد) بنابراین اگر ضریب جذب مساوی صفر باشد، به این معناست که انرژی تلف شده و تمام صدا در فضایی که سرچشمه در آن است باقی می ماند. این بدان معنی است که تمام دیوارهایاز نظر آکوستیکی «سخت» هستند و انرژی باتابیده شده با انرژی تابشی برابر است. همان طور که این ضریب به سمت 1.0 میل می کند، یعنی انرژی بیشتر و بیشتر تلف شده است و انرژی بازتابشی رفته رفته جزء کوچکتری از انرژی تابیده شده خوهد شد. از نظر آکوستیکی به چنین سطحی «نرم» گفته می شود.
به طریق مشابه ضریب عبوری را می توان به صورت زیر تعریف کرد:
انرژی عبور کرده - 1
انرژی تابشی
انرژی کلی از جمع ضریب جذب و ضریب عبوری به صورت زیر به دست می آید.
از اتلافی که به علت اصطحکاک به وجود می آید (تبدیل به حرارت) صرفنظر شده است. این اتلاف بر اثر اصطحکاک، بسیار اتلاف ناچیزی است، حتی در بالاتری مقدارش. بعداً خواهیم دید.
مقدار عددی ضریب جذب همان طور که قبلاً گفته شد، برای تمام موارد شناخته شده مقداری معین بین 1% (یک درصد) برای سطوح بسیار سخت مثل فولاد صیقلی یا بتن فشرده تا 99% برای مواد بسیار جاذب است. ضریب جذب یک پنجره باز 100 درصد در نظر گرفته می شود.
بعضی ازکارخانه ها مواد جاذب آکوستیکی با ضریب جذب بالاتر از یک (یعنی جذب بهتر از 100 درصد) را هم در فهرستهای خود گنجانیده اند که البته این کار، سود بردن از فقدان دانش پایه ای در مورد مفهوم جذب است.
در مورد تولیداتی که معمولاً با نام « یونیت جاذب » مشخص می شوند، ماده جاذب مثل جعبه کوچکی که روی دیوار نصب شده باشد، نسبت به سطح دیواره برآمده است. سطح بیرون آمده از دیوار تماماً با مواد جاذب پوشیده شده است، ولی جعبه به اندازة یک وجه خود از سطح دیورار را اشغال می کند. بنابراین، در این حالت در هر فوت مربع دیوار جذب بیشتری نسبت به حالتی که سطح دیوار به طور عادی پوشیده شده باشد، خوهیم داشت. بنابراین سازندگان ضریب جذب این تولیدات را بیشتر از صد درصد ذکر می کنند. حال اگر این یونیتها متصل به هم نصب شوند، به طوری که صدا ب وجه های کناری برخورد نداشته باشد، ادعاهای سازندگان تحقق نخواهد یافت. برای اینکه یونیتهای جاذب موثر باشند، باید با فاصله از یکدیگر قرار بگیرند. در غیر اینصورت جذب در هر فوت مربع سطح دیوار به کمتر از صد درصد نزول می کند.
ضریب جذب همچنین تابعی از فرکانس امواج صداست. طول موجهای کوتاهتر (فرکانسهای بالا) نسبت به طول موجهای بزرگتر ( فرکانسهای کمتر) خاصیت نفوذ بیشتری در دیوارها دارند و آسانتر به انرژی حرارتی تبدیل می شود. درفرکانسهای بالاتر نسبت به فرکانسهای پایین عموماً ضریب جذب بالاتری داریم.
یکی از خواص عمومی برای اینکه مواد جاذب موثر واقع شوند، داشتن سطح شفاف یا غیر حایل برای امواج صداست. همان طور که شیشه برای نور شفاف محسوب می شود، مواردی هم برای عبور صدا شفاف هستند. دیگر اینکه مواد جاذب صدا باید دارای مکانیز می باشند که امواج صوتی، هنگام عبور از آنها در اثر اصطحکاک به انرژی حرارتی تبدیل بشوند.
شفافیت برای صدا را می توان توسط سطوح پر منف، یا مواد سخت سوراخ سوراخ شده همراه با مواد متخلخل و یا به وسیلة پوشاندن مواد متخلخل با یک پرده خیلی سبک وزن، نازک، انحناپذیر و غیر قابل عبور برای هوا تأمین کرد. همة اینها اثر جذب کنندگی مشابهی دارند، اختلاف درنوع محیطی است که در آن مورد استفاده قرار می گیرند. همة انواع ذکر شده که مجموعه ای از جرمها هستند، به عنوان راکتانس آکوستیکی عمل می کنند و به هرحال همة آنها با افزایش فرکانس نسبت به حالت مطلوب طرح، شفافیت کمتری در مقابل صدا از خود نشان می دهند
مقاومت جریانی [2]
ساختمان داخلی مواد یعنی تاروپود و بافت داخلی و فضاهای خالی ما بین آنها عامل ایجاد اصطحکاک و در نتیجه مقاومت در برابر حرکت موجی است. پس از داخل شدن صدا به ماده، از دامنه آن کاسته می شود. این کاهش به دلیل وجود اصطحکاکی است که موج در کوشش خود برای حرکت از میان ماده با ان روبرو می شود. بنابراین، انرژی موج کاهش می یابد. کمیت اصطحکاک به وسیله مقاومت ماده در مقابل جریان هوا از میان آن توصیف و با نام مقاومت جریانی به صورت زیر بیان می شود.
افت فشار در دو طرف نمونه
= مقاومت جریانی
سرعت هوا در عبور از نمونه
آبسوربنت های پوسته ای (پانل)
چنانچه صفحات نازکی را که دارای مقاومت نشت بسیار بزرگی نیز می باشند (نظیر تخته سه لائی و نئوپان و فیبر) بوسیله یک داربست چوبی بر روی دیوار نصب نمایند.
ملاحظه می شود که این صفحات همانند آنچه که در ابتدای بخش مصالح آبسوربنت (شکل 51) مورد بررسی قرار گرفت میتوانند در فرکانسهای کم، ضریب آبسورپسیون نسبتاً زیادی بوجود آورند که فرکانس روزنانس fo (فرکانسی که در آن ضریب آبسورپسیون ماکزیمم می شود ) طبق رابطه تجربی.
تعیین می گردد که در آن M جرم صفحه برحسب کیلوگرم در هر متر مربع و d فاصله هوائی پشت صفحه (ضخامت چوبهای داربست) برحسب سانتیمتر می باشند.
مثلاً برای یک صفحه نئوپان بوزن 10 کیلوگرم در متر مربع ؟؟ بستگی به تقسیمات داربست دارد و با بکار بردن مواد پوروز در پشت پوسته ها می توان ضریب آبسورپسیون را تا 50% الی 70% رسانید.
بدین سان با وجود صرفه جوئی در مصرف مواد آبسوربنت، میتوان ضریب آبسورپسیون قابل ملاحظه ای که با مواد پوروز فقط با ضخامت خیلی زیاد میسر می گردید، بدست آورد.
از روند منحنی شکل 51 (D) دیده می شود که آبسوربنت های پوسته ای را فقط در صورتی که مواد آبسوربنت نوع دیگری نیز بکار برده شده باشد میتوان مورد استفاده قرار داد.
آبسوربنت های پوسته ای در منازل خود بخود وجود دارند – زیرا کلیه گنجه ها و کمدها و کلیه دیوارهای نازک (تیغه) و در و پنجره و غیره اثر جذب نغمه های بم را دارند.
در مکانهائی که لوازمی از این قبیل وجود ندارد (تونل – زیرزمین – حمام – بناهای بتونی و نظایر آن ) اثر نامطلوب واخنش طولانی نغمات با فرکانسهای بم را میتوان بخوبی احساس نمود.
در سال 1862 هلمهولتس دانشمند فیزیکدان آلمانی روابط مربوط به کاوکهای (محفظه) توخالی (رزوناتر) را بصورت قوانین فیزیکی رزوناترها وضع نمود که امروزه از آن در فیزیک و معماری استفاده فراوان می شود. بدیهی است که کاربرد رزوناتر برای جذب نغمه های بم می باشد و بعلت گرانی قیمت و اشکالات اجرائی فقط برای موارد خاص (از قبیل استودیوهای رادیو و تلویزیون ) قابل اجراء می باشد.
ساختن رزوناتر با مصالح عادی مشکل است و از این رو در عمل برای این منظور از آجرهای توخالی و همانند آن ها و یا از آکوستیک تایل و یا آبسوربنت های پوسته ای که با فاصله ای از یکدیگر نصب گردند استفاده می گردد.
- دستگاه مولد امواج ساکن
(Standing Wave Apparatus Type 4002)
اصول این دستگاه بر اساس لوله کنت استوار شده است. به کمک این دستگاه با استفاده از خاصیت امواج ساکن (تداخل امواج) می توان میزان ضریب جذب و امپدانس اکوستیکی یک ماده را سریع و آسان (البته با تقریب) بدست آورد.
دو نوع لوله به قطرهای 3 و 10 سانتیمتر با جعبه بلندگو قابلیت اتصال دارد. ؟؟ لوله به قطر 10 سانتیمتر اندازه گیری را در رنج فرکانسی 90 تا 1800 هرتز و لوله اندازه گیری را در رنج فرکانسی 800 تا 6500 هرتز ممکن می سازد.
دستگاه اندازه گیری فوق مجموعاً از عناصر زیر تشکیل یافته است:
1- میکروفن
2- واگن متحرک حامل میکروفن
3- بلندگو
نحوه انجام عمل اندازه گیری بدین صورت است که در وهله اول بوسیله یک نوسان ساز موجی به بلندگوی سیستم اعمال می شود. بلندگو بصورتی تعبیه شده که ارتعاشات حاصل از آن به سمت انتهای لوله یعنی محل نصب ماده جذب رفته و پس از برخورد با آن قسمتی از موج جذب ماده شده و قسمتی دیگر بازتاب می شود. میله باریکی ارتعاشات لوله را به میکروفنی که در روی ریل حرکت می کند منتقل می سازد که پس از دریافت ارتعاشات توسط میکروفن، اندازه گیری مقادیر حداکثر و حداقل میسر می شود.
تحقیق بررسی انرژی مغناطیسی
| دسته بندی | فنی و مهندسی |
| بازدید ها | 1 |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 65 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 17 |
تحقیق بررسی انرژی مغناطیسی در 17 صفحه ورد قابل ویرایش
محاسبه متوسط ممان مغناطیسی هسته در یک میدان H و دمای T
Application of canonical distribution in (Nuclear Magnetism)
ماده را در نظر می گیریم که دارای N0 هسته در واحد حجم باشد. و در یک میدان مغناطیسی H قرار گرفته باشد.
هر هسته دارای اسپین و ممان مغناطیسی است.
ممان متوسط مغناطیسی ماده (در جهت H) در درجه حرارت T چقدر است؟
فرض می کنیم که هر هسته دارای برهم کنش ضعیف با سایر هسته ها و سایر درجات آزادی است. همچنین یک هسته را بعنوان سیستم کوچک در نظر می گیریم و بقیه هسته ها و سایر درجات آزادی را بعنوان منبع حرارتی می گیریم.
هرهسته می‌تواند دارای دوحالت باشد+یا هم‌جهت بامیدان واقع در تراز انرژی پائین
یا در خلاف جهت میدان واقع در تراز انرژی بالا
(Cثابت تناسب است )
چون این حالت دارای انرژی متر است پس احتمال یافتن هسته در آن بیشتر است.
از طرفی احتمال یافتن هسته در حالت تراز بالای انرژی برابر است با
و چون این حالت دارای انرژی بیشتری است پس احتمال یافتن هسته در آن کمتر است. (چون تعداد حالات بیشتر است با افزایشE، افزایش می یابد و ذره شکل پیدا می شد در حالت بخصوص)
و چون احتمال یافتن هسته در حالت + بیشتر است پس ممان مغناطیسی هسته نیز باید در این جهت باشد.
با توجه به دو رابطه های مقابل مهمترین متغیر در این دو رابطه که نسبت انرژی مغناطیسی به انرژی حرارتی را نشان می دهد پارامتر زیر می باشد.
که نسبت انرژی مغناطیسی به انرژی حرارتی را نشان می دهد پارامتر زیر می باشد:
واضح است که
اگر
نمای هر دو e یعنی احتمال اینکه هم جهت با H باشد برابر با احتمال اینکه در خلاف جهت H باشد.
در اینصورت تقریباً کاملاً بطور نامنظم جهت گیری می کند بطوریکه:
از طرف دیگر اگر
اگر احتمال هم جهت بودن ؛ H بیشتر از خلاف جهت است
تمام این نتایج کیفی را به نتایج کمی تبدیل می کنیم.
بوسیله محاسبه واقعی متوسط
در حالت تعادل حرارتی داریم
و این برای زمانی است که اسپینها در رابطه با شبکه اطرافشان مورد بررسی قرار می‌گیرند از اینجا n0 اختلاف تعداد اسپینها در حالت تعادل حرارتی بین شبکه اسپینی و میدان مغناطیسی خارجی است، بطوریکه در این حالت تفاوت مقادیر انرژی گرمایی ناشی از دمای شبکه اسپینی و انرژی پتانسیل مغناطیسی ناشی از میدان آنچنان کم باشد که تعداد انتقالات از بالابه پایین و از پایین به بالا دارای تفاوت اندکی بوده که در نتیجه آن تعداد اسپینهای تراز پائین نی اندکی (3ppm) از تعداد اسپینهای تراز بالا بیشتر باشند در این صورت گفته می شود که ماکزیمم مغناطیسی شدن حاصل می شود. مشخصه زمانی برای نزدیک شدن به این تعادل احرارتی که متعاقب آن ماکزیمم مغناطیسی شدن بدست می آید زمان T1 نام دارد. که برابر عکس مجموع احتمال انتقالات در واحد زمان است.
بهمین خاطر T1 را زمان استراحت یا Relaxation Time و بطور دقیقتر زمان استراحت اسپین- شبکه Spin-Lattic Relaxation Time نامیده اند. لازم به ذکر است که در T1، مقدار e-1 یا 0.63 ماکزیمم مغناطیسی شدن
n(t) اختلاف تعداد در هر لحظه از زمان t است.
n0 اختلاف تعداددر حالت تعادل حرارتی (بین شبکه اسپینی و میدان مغناطیسی خارجی است) T1 مشخصه زمانی نزدیک شدن به حالت تعادل حرارتی است که Spin-Lattice Relaxation نام دارد.
تحقیق بررسی انفجار انرژی
| دسته بندی | فنی و مهندسی |
| بازدید ها | 2 |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 63 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 54 |
تحقیق بررسی انفجار انرژی در 54 صفحه ورد قابل ویرایش
مبانی تئوری انفجار:
1- مقدمه:
در طول حداقل 200 سال گذشته، کاربرد واژه انفجار متداول بوده است. در زمانهای قبل از آن این واژه به تجزیه[1] ناگهانی مواد و مخلوطهای انفجاری با صدای قابل توجهی نظیر «رعد» اطلاق شده است. این مطلب از دیرباز شناخته شده است که انفجار تجزیه سریع مقدار معینی ماده است که به محض رخداد یک ضربه یا گرمایش اصطکاکی اتفاق می‌افتد. بنابراین تجزیه این مواد در شرایط مناسب می‌تواند بصورت ساکت و آرام رخ دهد.
کلمه انفجار[2] از نظر فنی به معنی انبساط ماده به حجمی بزرگتر از حجم اولیه است. آزاد شدن ناگهان انرژی که لازمه این انبساط است. غالباً از طریق احتراق سریع، دتونیشن[3] (که در فارسی همان انفجار معنی می‌شود)، تخلیه الکتریکی با فرایندهای کاملاً مکانیکی صورت می‌گیرد. خاصیت متمایز کننده انفجار، همانا انبساط سریع ماده است. به نحویکه انتقال انرژی به محیط تقریباً بطور کامل توسط حرکت ماده (جرم) انجام می‌شود. در جدول زیر مقایسه‌ای بین چند فرآیند آزادسازی انرژی انجام شده است:
برای شعله تقریباً هیچ انتقال جرمی به اطراف رخ نمی دهد در حالیکه نیروی پیشرانش یک اسلحه قادر به راندن گلوله است و یک ماده منفجره قوی[4] هر چیز در تماس با خود را تغییر شکل داده و یا ویران می‌کند. قدرت منهدم کننده این مواد را «ضربه انفجار»[5] نامیده می‌شود که مستقیماً با حداکثر فشار تولید شده مرتبط است. توجه کنید که در جدول (بالا)، هیچگونه توصیفی از محل رخداد (تونیشن ماده منفجره قوی ارائه نشده است. این بدان معناست که فرایند دتونیشن از محدودیتهای فیزیکی مستقل است.
با توجه به مطالب بالا واضح است که دتونیشن تنها یکی از انواع حالات پدیده انفجار است بعبارت دیگر واژه دتونیشن تنها باید به فرآیندی اطلاق شود که در طی آن یک «موج شوک»[6] انتشار یابد.
متاسفانه بعلت قفرلفات مناسب فنی در زبان فارسی، دتونیشن به معنی عام انفجار ترجمه می‌شود و بنابراین در ادامه این مبحث برای پرهیز از اشتباه و رسا بودن مطلب همان واژه دتونیشن را به کار برده خواهد شد.
سرآغاز تحقیقات اخیر بر روی دتونیشن به سالهای 45-1940 م. که «زلدویچ» و «ون نیومان» هر یک به طور جداگانه مدل یک بعدی ساختار امواج دتونیشن را فرمولبندی کردند باز می‌گردد، گرچه یک مدل واقعی سه بعدی تا اواخر سال 1950 م به تاخیر افتاد.
2- پدیده دتونیشن:
دتونیشن یک واکنش شیمیائی «خود منتشر شونده»[7] است که در طی آن مواد منفجره اعم از مواد جامد، مایع، مخلوطهای گازی، در مدت زمان بسیار کوتاه در حد میکروثانیه. به محصولات گازی شکل داغ و پرفشار با دانسیته بالا و توانا برای انجام کار تبدیل می‌شود. فرض بگیرید قطعه‌ای از مواد منفجره، منفجر گردد. به نظر می‌رسد که همه آن در یک لحظه و بدون هیچ تاخیر زمانی نابود می‌گردد. البته در واقع دتونیشن از یک نقطه آغازین شروع شده و از میان ماده بطرف انتهای آن حرکت می‌کند. این عمل بخاطر آن آنی بنظر می‌رسد که سرعت رخداد آن بسیار بالاست.
از نظر تئوری دتونیشن ایده‌ال واکنشی است که در مدت زمان صفر (با سرعت بی‌نهایت) انجام شود. در اینحالت انرژی ناشی از انفجار فوراً آزاد می‌شود اصولاً زمان واکنش بسیار کوتاه یکی از ویژگیهای مواد منفجره است. هر چه این زمان کمتر باشد، انفجار قویتر خواهد بود. از نظر فیزیکی امکان ندارد که زمان انفجار صفر باشد. زیرا کلیه واکنشهای شیمیائی برای کامل شدن به زمان نیاز دارند.
پدیده دتونیشن با تقریبی عالی مستقل از شرایط خارجی است و با سرعتی که در شرایط پایدار[8] برای هر ترکیب، فشار و دمای ماده انفجاری اولیه ثابت است منتشر می‌شود. ثابت بودن سرعت انفجار، یکی از خصوصیات فیزیکی مهم برای هر ماده منفجره می‌باشد در اثر دتونیشن، فشار، دما و چگالی افزایش می‌یابند. این تغییرات در اثر تراکم محصولات انفجار حاصل می‌گردند.
پدیده‌ای که مستقل از زمان در یک چارچوب مرجع حرکت می‌کند. «موج» نامیده می‌شود و ناحیه واکنش دتونیشن، «موج دتونیشن»[9] یا موج انفجار نامیده می‌شود. در حالت پایدار این موج انفجار بصورت یک ناپیوستگی شدید فشاری که با سرعت بسیار زیاد و ثابت VD از میان مواد عبور می‌کند توصیف می‌شود واکنش شیمیائی در همسایگی نزدیک جبهه دتونیشن[10] است که باعث تشکیل موج انفجار می‌شود. این موج با سرعتی بین 1 و تا 9، بسته به طبیعت فیزیکی وشیمیائی ماده منفجره حرکت می‌کند. این سرعت را میتوان با استفاده از قوانین ترموهیدرودینامیک تعیین نمود. عواملی که در سرعت انفجار نقش دارند عبارتند از: انرژی آزاد شده در فرآیند، نرخ آزاد شدن انرژی، چگالی ماده منفجره و ابعاد خرج انفجاری.
یک مدل ساده برای این پدیده مطابق شکل زیر از یک «جبهه شوک»[11] و بلافاصله بدنبال آن یک ناحیه انجام واکنش که در آن فشارهای بسیار بالا تولید می‌شود، تشکیل شده است. ضخامت ناحیه واکنش در انفجار ایده‌آل صفر است و هر چه انفجار بحالت ایده‌ال نزدیکتر باشد. ضخامت این ناحیه کمتر است. نقطه پایان این ناحیه، محل شروع ناحیه فشار دتونیشن[12] است.
مدل یک بعدی دتونیشن
فشار دتونیشن با رابطه زیر به سرعت دتونیشن و دانسیته مواد منفجره وابسته است:
(1)
که P مصرف فشار دتونیشن و P مصرف چگالی محصولات و P0 چگالی ماده منفجره است. بر اساس این فرض که چگالی محصولات دتونیشن بزرگتر از چگالی مواد منفجره اولیه است، یک رابطه کاربردی بصورت زیر استخراج می‌گردد.
(2)
از آنجا که زمان رخداد واکنش شیمیائی در یک فرآیند دتونیشن بسیار کوتاه است. انتشار و انبساط گازهای داغ حاصل در ناحیه واکنش بسیار اندک و غیر متحمل است و لذا این گازها هم حجم مواد منفجره اولیه باقی می‌مانند. این مطلب دلیل اصلی این نکته است که چرا فشار پشت جبهه انفجار بسیار بالاست. این فشار برای مواد منفجره نظامی در حدود Gpa 19 تا Gpa35 و برای مواد منفجره جاری کمتر است. همانطور که قبلاً ذکر گردید، موج دتونیشن مستقل از شرایط خارجی است. علیرغم این استقلال، جریان محصولات گازی که در پشت جبهه موج حرکت می‌کنند به زمان و شرایط مرزی وابسته است برای مثال یک بلوک مستطیل بزرگ از یک ماده منفجره را در نظر بگیرید که بر روی کل یکی از سطوح آن، به طور همزمان دتونیشن آغاز می‌شود. این سطح در خلا قرار دارد و هیچ مانعی برای انبساط گازها وجود ندارد. موج صفحه‌ای دتونیشن با سرعت ثابت بدرون ماده پیشروی می‌کند و گازهای حاصل از انفجار که بلافاصله در پشت این جبهه موج قرار دارند با سرعتی کمتر از سرعت موج که سرعت جرم نام دارد در همان جهت حرکت می‌کنند. اما در سطح عقبی، گازها مشغول فرار در جهت مخالف هستند (در اثر خلا). همچنین فشار گاز در پشت جبهه موج بسیار بالاست، ولی در خلا پشت سر، صفر است لذا فشار بصورت منحن وار بین ایندو موقعیت تغییر می‌کند. نموداری از تغییرات فشار و سرعت جرم برای یک ماده منفجره جامد در شکل زیر نشان داده شده است.
همانطور که ملاحظه می‌شود ناحیه همسایه منطقه واکنش بسیار کم تحت تاثیر تغییر شرایط مرزی قرار می‌گیرد.
آغاز همزمان دتونیشن از روی کل یک سطح مشکل است. در عمل آسانتر است که آغاز انفجار از یک نقطه باشد. در اینحالت موج دتونشین از یک نقطه درون ماده منفجره گسترش یافته و گرادیان فشار در اینحالت از آنچه در شکل صفحه قبل نشان داده شده، تیزتر خواهد بود.
وقتی از مواد منفجره برای راندن و بحرکت در آوردن سایر مواد و سازمانها استفاده می‌شود محاسبه دقیق پروفیل فشار و سرعت جرم، ورودیهای لازم برای محاسبات حرکت سازه رانده شده می‌باشد. شکل این پروفیلها به معادله حالت محصولات انفجار وابسته‌اند، معادلاتی که تلاشهای بسیاری برای بدست آوردن آنها انجام شده و در دست انجام است.
3- موج شوک:[13]
یک موج شوک، جبهه شوک یا مختصراً یک شوک، موجی است که در ماده یک جهش[14] فشاری (یا تنشی) ناگهانی و تقریباً ناپیوسته ایجاد می‌کند، این موج بسیار سریعتر از امواج صوتی منتشر می‌شود، بدین معنی که این موج نسبت به محیط پیرامون خود فرا صوتی است و این خاصیت خود را بدون تغییر حفظ می‌کند.
موج شوک از جمله خواص اغلب مواد است و از خاصیتی از ماده که بر اساس آن سرعت انتقال صوت در ماده بصورت می‌باشد منتج می‌شود. اندیس s معرف حالت آنتروپی پایاست. این موج از نظر ترمودینامیکی برگشت ناپذیر است. و لذا آنتروپی سیستم در جبهه شوک در اثر لزجت و هدایت حرارتی افزایش می‌یابد. امواج شوک که امواج فشاری نیز نامیده می‌شوند، عامل شتابگیری ذرات ماده، در جهت انتشار خود هستند.
تاریخچه:
انرژی انفجار عمدتاً به عنوان ابزاری قدرتمند جهت تخریب به کار گرفته شده و اثرات سودمند آن کمتر مورد توجه و بررسی قرار گرفته است، با اینکه سالیان بسیاری است که بشر این انرژی توانمند را به کار گرفته، لکن از سال 1950 تحقیقات در ضمیمه بکارگیری آن در جهت تولید و سازندگی آغاز گردید.
آنچه در ابتدای مطالعات توجه محققان را معطوف خود داشت، چگونگی رفتار قطعه در مقابل امواج دینامیک ناشی از انفجار بود که در این راستا جهت بررسی تغییر شکل لحظه‌ای قطعات در مجاورت انفجار تلاشهایی صورت گرفته است.
با ابداعاتی که توسط Johnson انجام گرفت، روشهای شکل دهی انفجاری جایگاه خود را در اذهان پیدا کرد. وی در سالهای 1966 و 1967 با استفاده از مختصات اگر انرژی برای مسائل دو بعدی با تقارن مدوری تحت اثر ضرب در ناحیه الاستیک - پلاستیک، یک روش تحلیلی ارائه نمود و با ارائه مثالهایی نظیر گلوله کره و استوانه نیکلی (با سرعت 150) با صفحات ضخیم آلومینیومی، آنرا تشریح کرده.
Jones در سال 1972، طی مقاله مفصلی، به بیان چگونگی پاسخ فلز به بارگذاری ضربه‌ای ناشی از انفجار یک ماده منفجره در تماس با سطح آن پرداخت. در این مقاله، سلسله اتفاقاتی که در طی رخداد فرآیند انفجار در یک ماده منفجره رخ می‌دهد، چگونگی تولید و انتشار موج شوک در درون ماده منفجره و درون فلز و نیز برهمکنش موج شوک با فلز، به تفصیل توضیح داده شده است.
Pearson در سال 1972، در رابطه با روشهای کاربردی شکل‌دهی انفجاری، تحقیقاتی انجام داد و ضمن بیان پارامترهای موثر، فرآیندهای شکل‌دهی را با توجه به موقعیت ماده منفجره نسبت به سطح قطعه کار طبقه بندی نمود.
Zernow و Lieberman در سال 1972 با بیان چند مثال علمی، به بیان «تعامل ملاحظات فنی و اقتصادی» در فرآیندهای انفجاری پرداختند و در طی آن راهنماییهای ارزنده‌ای درباره نحوه ساخت و انتخاب جنس مواد مختلفی که تجهیزات سیستم شکل‌دهی باید از آنها ساخته شوند بنحوی که از لحاظ اقتصادی و فنی قابل توجیه باشند ارائه نمودند.
Heifitz در سال 1973 با ارائه مثالهائی در خصوص پوسته کروی و صفحه دایروی و مطالعه برآمدگی آنها پس از اعمال ضربه، ضمن توجه به تغییر شکلهای بزرگ و روند رشد کرنش پلاستیک با زمان، معادلات اساسی (روابط تنش- کرنش) را فقط به شکل عددی المان محدود به کار گرفته است.
Osaka و همکاران در سال 1986، تغییر شکل ورقهای گرد را برای ساخت مخازن تحت فشار، بوسیله انفجار در زیر آب و با استفاده از مختصات لاگرانژی و استفاده از روش تفاضل محدود مورد بررسی قرار داده‌اند و در بررسی معادلات تنش- کرنش، رفتار فلز را فقط بصورت الاستیک- کاملاً پلاستیک در نظر گرفته‌اند.
Fujita و همکاران در سال 1995 با ارائه سه مدل رفتاری در ناحیه الاستیک- پلاستیک صفحه فلزی تحت اثر بار ناگهانی با فشار یکنواخت را تحلیل نمودند و نشان دادند که اثر موجهای خمشی روی مکانیزم تغییر شکل، با روش تحلیلی یکسان است و حاصل کار هماهنگی خوبی را نشان می‌دهد، حتی اگر اثرات کرنش و نرخ سخت شوندگی آن بر روی تغییر شکلهای بوجود آمده منظور شود.
Comstockr و همکاران در سال 2001 روش جدیدی برای شبیه‌سازی آزمایشهای شکل‌دهی انفجاری صفحات، ارائه کردند و نشان دادند که این روش ابزار مهمی برای تشخیص شکل‌پذیری و تحمل بارهای خارجی برای آلیاژهاست. این شبیه‌سازی، بوسیله تئوری قوی و در محدوده بزرگی از تغییر شکل (تا حد کشش عمیق) انجام شده است، ولی در طی آن به عامل زمان و سرعت بارگذاری توجهی نشده است.
Mynors و Zhang در سال 2002 و در طی یک مقاله بسیار مفصل به بررسی همه جانبه تواناییها و قابلیتهای شکل‌دهی انفجاری پرداختند. در تاریخچه این اثر تحقیقی، روندی که در طی آن فرآیند شکل‌دهی انفجاری به یک روش تولیدی موفق و سودمند تبدیل شده است شرح داده شده است.
در طی یک ده اخیر توسط لیاقت و همکاران، تحقیقات گسترده‌ای در داخل کشور، بر روی فرآیندهای شکل‌دهی در سرعتهای بالا انجام گرفته و در حال انجام است مخصوصاً آزمایشهای شکل‌دهی انفجاری آنان که به منظور تولید قطعات مخروطی برای کاربردهای نظامی و غیر نظامی انجام گرفت. بسیار قابل توجه است.
درویزه، پاشایی در سال 1381 با ساحت دستگاه شکل‌دهی ورقهای فلزی بروش انفجار مخلوط گازها، فعالیت‌های داخلی را وارد مرحله جدیدی نمود. استفاده از گاز بعنوان ماده منفجره یکی از جدیدترین رویکردهای شکل‌دهی انفجاری است.
شکل‌دهی فلزات با سرعت بالا:
فرایندهای شکل‌دهی فلزات در سرعت بالا (H.V.F) High Velocity Forming یکی از دستاوردهای مهم و ارزشمند صنعتی در عصر اتم و فضا محسوب می‌شود. این فرایندها ثابت کرده‌اند که در حل بسیاری از مسائل و مشکلات تولید که با استفاده از روشهای صنعتی بسیار مشکل، زمانبر و گران تمام می‌شود. بسیار مفید و توانمند هستند بزرگ شدن ابعاد قطعه‌کار، لزوم استفاده از مواد بسیار سخت و مقاوم در برابر روشهای متداول ماشینکاری و لزوم تولید قطعاتی دقیق و پیچیده از عوامل توسعه و پیشرفت دانش فنی این روش محسوب می‌شود اما عمده‌ترین مزیت این روشها، قابلیت آنها برای شکل‌دهی قطعات یکپارچه بسیار پیچیده، تنها در یک مرحله کاری می‌باشد. در حالیکه تولید چنین قطعاتی با روشهای سنتی تولید، ممکن است در چند مرحله و به کمک چندین فرایند جداگانه انجام شود و در نهایت به تولید یک سازه جوشکاری شده بینجامد. ]1[
گستردگی و تنوع منابع انرژی و روشهای اعمال آن برای تغییر شکل قطعه کار، سطح و توانایی روشهای شکل‌دهی سریع را قابل مقایسه و رقابت با روشهای سنتی شکل نموده است گسترده موادی که در این روش قابل استفاده‌اند بسیار متنوع است. فلزاتی چون آلومینیم، بریلویم، تیتانیوم، فولادهای کربنی و آلیاژی، سوپر آلیاژا، فولادضد زنگ، مس، برنج و ... بطور گسترده در این روش استفاده می‌شوند. ]1[
رفتار ماده در شکل‌دهی آن بسیار مهم است و فاکتورهائی چون اثر سرعت بر شکل‌پذیری و مقاومت ماده، پایداری هندسی و اثرات موج بر روی قطعه کار باید مد نظر قرار گرفته شود. همچنین اصطکاک بین سطح قطعه کار و سطح قالب نیز از جمله نکات مهم محسوب می‌شود. ضریب اصطکاک معمولاً با افزایش سرعت نسبی بین قطعه، قالب کاهش می‌یابد. در نتیجه این افزایش سرعت، دما به مقدار قابل ملاحظه‌ای افزایش خواهد یافت و در نتیجه روانساز بین قطعه و قالب تجزیه شده و از بین خواهد رفت. در سرعتهای بالا، دما ممکن است بعدی بالا که یک لایه نازک از فلز در سطح تماس قطعه و قالب ذوب شده و خود بعنوان روانساز عمل کند. ]1[
ضرورتهای استفاده از شکل‌دهی با سرعت بالا عبارتند از:
مواد منفجره ضعیف: ]6[
انفجارهای ضعیف در فضاهای محدود انجام می گیرند و مواد منفجره ضعیف معمولاً در ترکیبات بصورت ذرات دانه‌ای شکل به اشکال و اندازه‌های مختلف ساخته می‌شوند. سوزش این نوع مواد با گرما شروع می‌شوند و سوزاندن با افزایش فشار بطور خطی افزایش می‌یابد و ماکزیمم فشار متناسب با بار دانسیته خالی شده می‌باشد (حجم تقریبی مواد منفجره سوخته شده/ وزن مواد منفجره= دانسیته بار)، فشار تقریبی pa108×5/3 از دانسیته بار 26/0 گرم در سانتیمتر مکعب نتیجه می‌شود زمان دست یافتن به فشار ماکزیمم و مدت سوختن معمولاً در محدوده 5 تا 25 میکروثانیه می‌باشد. دانسیته بار، شکل و اندازه دانه‌های مواد منفجره در قابلیتهای انواع منفجره تاثیرگذار هستند.
2- مواد منفجره قوی: ]6[
وسیع‌ترین مواد منفجره مورد مصرف دارای ترکیبات شیمیایی واحدی هستند که معمولاً از ترکیبات نیتروژن همراه با مخلوط الکلها و اسید نیتریک ساخته می‌شود. ماده اصلی با ترکیباتی از نرم کننده‌های چسباننده‌ها و پرکننده‌ها مخلوط می‌گردند. از شکسته شدن مولکول ماده منفجره، منواکسید کربن، دی اکسید کربن آب و مقدار زیادی انرژی تولید می‌شود.
فرآیند انفجار بصورت پیوسته در مدت زمان کوتاهی اتفاق می‌افتد، سرعت انفجار مواد منفجره بکار رفته بطور عادی تقریباً 6100 است، فشار بطور آنی در جلو انفجار حدود pa109×9/6 می‌رسد انفجار در مواد منفجره تجارتی با چاشنی آغاز می‌شود.
تحقیق بررسی امنیت انرژی
| دسته بندی | فنی و مهندسی |
| بازدید ها | 2 |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 12 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 15 |
تحقیق بررسی امنیت انرژی در 15 صفحه ورد قابل ویرایش
ژئواستراتژی کنونی در قفقاز جنوبی
مقدمه مترجم
اهمیت روز افزون منطقه قفقاز جنوبی به ویژه در مناسبات جدید جهانی و صف بندی قدرتهای منطقه ای و بین المللی، پژوهش و تحقیق پیرامون این منطقه، عوامل و پارامترهای موثر در آرایش قوا و اثرگذاری بر مناسبات آن را در دستور کار موسسات پژوهشی و مراکز مطالعات راهبردی قرار داده است.
ویژگی منحصر بفرد ارتباطی این منطقه بین اروپا و آسیای مرکزی به عنوان منبع بزرگ انرژی، رقابت ویژه روسیه و غرب در این منطقه که حیاط خلوت سنتی روسیه محسوب می شود، مناقشات دامنه دار قومی که بستر بسیاری از منازعات در این منطقه است و عواملی از این دست، اهمیت قفقاز جنوبی را در روابط منطقه ای و حتی بین المللی بیش ازگذشته ساخته است.
متنی که برگردان آن پیش روی شماست به قلم یکی از محققین و صاحبنظران برجسته مسائل ژئواستراتژیک جهانی و منطقه ای به رشته تحریر در آمده است.
بدیهی است ترجمه این مقاله به معنی تائید تمام ادعاهای نویسنده نبوده و هدف افزودن منابع اطلاعاتی به حوزه های کارشناسی مربوطه است.
ژئواستراتژی کنونی در قفقاز جنوبی
در ماههای اخیر روابط روسیه و گرجستان متلاطم شده است .تنش روی داده بین این دو کشور تنها یک نمونه ازصف بندی گسترده استراتژیک بین غرب وروسیه در منطقه قفقاز جنوبی است. در این عرصه، کشورها و سازمانهای مختلف در سطوح منطقه ای و فرامنطقه‌ای، در موضوع امنیت انرژی و ایفای نقش در معادلات قدرت در منطقه درگیر هستند. با در نظر گرفتن این دو عامل تعیین کننده، این سؤال مطرح می شود که موقعیت کنونی منطقه چیست و چه آینده ای برای آن پیش بینی می شود ؟
رویکردهای امنیتی و سیاسی- نظامی بازیگران منطقه ای، در ابعاد مختلف بر این منطقه تاثیر گذار است .این بازیگران شامل گرجستان، ارمنستان و آذربایجان و آتش مناقشات همچنان مشتعل آنان در آبخازیا، اوستیا و قره باغ کوهستانی است .افزون بر آن تاثیر و اعمال نفوذ قدرتهای منطقه ای چون ترکیه و ایران و قدرتهای جهانی مانند ایالات متحده، روسیه و چین، جزئی جدایی ناپذیر از آرایش قدرت در منطقه محسوب می شوند.
علاوه بر کشورها، سازمانهای بین المللی نیز در این بازی بزرگ درگیرند. این سازمانها در سطح منطقه ای عبارتند از سازمان همکاریهای اقتصادی دریای سیاه (B.S.E.C) ، سازمان نیروی دریای سیاه (BLACKSEAFOR)، سازمان نیروی دریای خزر (CASFOR)، سازمان همکاری بین گرجستان، اوکراین، آذربایجان و مولداوی (G.U.A.M)، و سازمان پیمان امنیت دست جمعی (C.S.T.O) همراه با سازمان کشورهای مستقل مشارک المنافع (C.I.S). در سطح بین المللی سازمان پیمان آتلانتیک شمالی (N.A.T.O) و اتحادیه اروپا از وزن مخصوصی در معادلات قدرت منطقه برخوردار می هستند.
رقابت روسیه و آمریکا در قفقاز جنوبی و خزر
اهمیت ژئو استراتژیک قفقاز جنوبی و خزر به عنوان کریدور ارتباطی اروپا به آسیای مرکزی ،به عنوان سرپلی برای کنترل و فشار بر ایران و همچنین به دلیل ذخائر انرژی و مقوله جنگ علیه تروریسم، دلایل اصلی حضور ایالات متحده در منطقه هستند. ایالات متحده با عملیات سنگین نظامی خود در عراق و افغانستان و درپی چرخش ازبکستان به سوی روسیه، متمایل به دستیابی نقاط اصلی قدرت در قفقاز و در راستای حمایت از ژئو استراتژی جهانی خود می باشد .
تحرکات اخیر ایالات متحده ممکن است مبتنی بر اصل تعادل قوا در این منطقه باشد که بعد از فروپاشی اتحاد جماهیر شوروی شکل گرفته است .هم اکنون کاملا مشخص است که ایران و روسیه به عنوان بزرگترین قدرتهای منطقه ای از این امر احساس تهدید می کنند. روسیه، قفقاز جنوبی را حیاط خلوت سنتی خود می داند و توجه روز افزون غرب به این منطقه را زیر نظر دارد. ایالات متحده، آذربایجان را به عنوان مهمترین متحد خود در حوزه دریای خزر برگزیده است و برنامه همکاریهای نظامی با این کشور را طراحی و اجرا می نماید. تحلیل گران نظامی روسیه بر این باورند که این برنامه تداعی کننده برنامه آموزش و تجهیز آمریکا – گرجستان است که از زمان آغاز در سال 2002 گرجستان را برخوردار از ارتشی توانمند، آموزش دیده و مجهز ساخته است.
تحلیل گران روسی از این بیم دارند که به زودی این امر در مورد آذربایجان نیز محقق شود که در اینصورت روسیه از تمام ابزارهای خود جهت نفوذ در آذربایجان محروم خواهد شد.
به نظر می رسد همکاری نظامی آمریکا با کشورهای قفقاز جنوبی و حاشیه دریای خزر به آرامی و بدون مخمصه در حال انجام است. هرچند ایالات متحده در منظر افکار عمومی تظاهر به بی میلی برای حضور نظامی در منطقه می نماید، اما آشکار است که این حضور نظامی در راستای دفاع از منافع این کشور در منطقه و از جمله امنیت انرژی است. علاوه بر پشتیبانی نظامی آمریکا، بودجه دفاعی فزاینده آذربایجان نیز در راستای تقویت قدرت نظامی این کشور است. مسئله ای مطرح شده این است که آیا ایالات متحده قادر به راضی کردن دیگر کشورها از قبیل قزاقستان جهت پیوستن به این پیمان همکاری نظامی خواهد بود؟
تحقیق بررسی انرژی صوت
| دسته بندی | فنی و مهندسی |
| بازدید ها | 1 |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 47 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 55 |
تحقیق بررسی انرژی صوت در 55 صفحه ورد قابل ویرایش
ماوراء صوت (Ultrasound)
پرتو X از لحظه کشف به استفاده عملی گذاشته شد, و در طی چند سال اول بهبود در تکنیک و دستگاه به سرعت پیشرفت کرد. برعکس, اولتراسوند در تکامل پزشکیش بطور چشمگیری کند بوده است. تکنولوژی برای ایجاد اولتراسوند و اختصاصات امواج صوتی سالها بود که دانسته شده بود. اولین کوشش مهم برای استفاده عملی در جستجوی ناموفق برای کشتی غرق شده تیتانیک در اقیانوس اطلس شمالی در سال 1912 بکار رفت سایر کوششهای اولیه برای بکارگیری ماوراء صوت در تشخیص پزشکی به همان سرنوشت دچار شد. تکنیکها, بویژه تکنیکهای تصویرسازی, تا پژوهشهای گسترده نظامی در جنگ دوم بطور کافی بسط نداشت. سونار, Sonar (Sound Navigation And Ranging) اولین کاربرد مهم موفق بود. کاربردهای موفق پزشکی به فاصله کوتاهی پس از جنگ, در اواخر دهة 1940 و اوایل دهة 1950 شروع شد و پیشرفت پس از آن تند بود.
اختصاصات صوت
یک موج صوتی از این نظر شبیه پرتو X است که هر دو امواج منتقل کننده انرژی هستند. یک اختلاف مهمتر این است که پرتوهای X به سادگی از خلاء عبور می‌کنند درحالیکه صوت نیاز به محیطی برای انتقال دارد. سرعت صوت بستگی به طبیعت محیط دارد. یک روش مفید برای نمایش ماده (محیط) استفاده از ردیفهای ذرات کروی است, که نماینده اتمها یا ملکولها هستند که بوسیله فنرهای ریزی از هم جدا شده اند (شکل A 1-20). وقتی که اولین ذره جلو رانده می‌شود, فنر اتصالی را حرکت می‌دهد و می فشرد, به این ترتیب نیرویی به ذره مجاور وارد می آورد (شکل 1-20). این ایجاد یک واکنش زنجیره ای می‌کند ولی هر ذره کمی کمتر از همسایه خود حرکت می‌کند. کشش با فشاری که به فنر وارد می‌شود بین دو اولین ذره بیشترین است و بین هر دو تایی به طرف انتهای خط کمتر می‌شود. اگر نیروی راننده جهتش معکوس شود, ذرات نیز جهتشان معکوس می‌گردد. اگر نیرو مانند یک سنجی که به آن ضربه وارد شده است به جلو و عقب نوسان کند, ذرات نیز با نوسان به جلو و عقب پاسخ می دهند. ذرات در شعاع صوتی به همین ترتیب عمل می‌کنند, به این معنی که, آنها به جلو و عقب نوسان می‌کنند, ولی در طول یک مسافت کوتاه فقط چند میکرون در مایع و حتی از آن کمتر در جامد.
اگر چه هر ذره فقط چند میکرون حرکت می‌کند, از شکل 1-20 می توانید ببینید که اثر حرکت آنها از راه همسایگانشان در طول خیلی بیشتری منتقل می‌شود. در همان زمان, یا تقریباً همان زمانی که اولین ذره مسافت a را می پیماید, اثر حرکت به مسافت b منتقل می‌شود. سرعت صوت با سرعتی که نیرو از یک ملکول به دیگری منتقل می‌شود تعیین می‌گردد.
امواج طولی
ضربانات اولتراسوند در مایع به صورت امواج طولی منتقل می‌شود. اصطلاح «امواج طولی» یعنی اینکه حرکت ذرات محیط به موازات جهت انتشار موج است. ملکولهای مایع هدایت کننده به جلو و عقب حرکت می‌کنند و ایجاد نوارهای انقباض و انبساط (شکل 2-20) می‌کنند. جبهه موج در زمان 1 در شکل 2-20, وقتی طبل لرزنده ماده مجاور را می فشارد آغاز می‌شود. یک نوار انبساط, در زمان 2, وقتی که طبل جهتش معکوس می‌گردد, پیدا می‌شود. هر تکرار این حرکت جلو و عقب را یک سیکل (Cycle) یا دوره تناوب گویند و هر سیکل ایجاد یک موج جدید می‌کند. طول موج عبارت است از فاصله بین دو نوار انقباض, یا دو نوار انبساط, و بوسیلة علامت نشان داده می‌شود. وقتی که موج صوتی ایجاد شد, حرکت آن در جهت اولیه ادامه می یابد تا اینکه منعکس شود, منکسر شود یا جذب گردد. حرکت طبل لرزان که برحسب زمان رسم شده است, یک منحنی سینوسی را که در طرف چپ شکل 2-20 نشان داده شده است تشکیل می‌دهد. اولتراسوند, برحسب تعریف, فرکانسی بیش از 20000 سیکل بر ثانیه دارد. صوت قابل شنیدن فرکانسی بین 15 و 20000 سیکل بر ثانیه دارد (فرکانس میانگین صدای مرد در حدود 100 سیکل بر ثانیه و از آن زن در حدود 200 سیکل بر ثانیه می‌باشد). شعاع صوتی که در تصویرسازی تشخیصی بکار می رود فرکانسی از 000/000/1 تا 000/000/20 سیکل بر ثانیه دارد. یک سیکل بر ثانیه را یک هرتس (Hertz) گویند. یک میلیون سیکل بر ثانیه یک مگاهرتس (مختصر شده آن (MHz) است. اصطلاح هرتس به افتخار فیزیکدان مشهور آلمانی Heinrich R.Hertz می‌باشد که در سال 1894 وفات یافت.
سرعت صوت
برای بافتهای بدن در محدودة اولتراسوند پزشکی, سرعت انتقال صوت مستقل از فرکانس می‌باشد و عمدتاً بستگی به ساختمان فیزیکی ماده ای دارد که از میان آن صوت عبور می‌کند. خواص مهم محیط منتقل کننده عبارتند از : (1) قابلیت انقباض (compressibility) و (2) چگالی (Density). جدول 1-20, سرعت صوت را در بعضی از مواد شناخته شده, از جمله چندین نوع بافت بدنی, نشان می‌دهد. مواد به ترتیب افزایش سرعت انتقال مرتب شده اند, و می توانید ببینید که صوت در گازها از همه کندتر, در مایعات با سرعت متوسط, و از همه تندتر در اجسام جامد حرکت می‌کند. ملاحظه کنید که تمام بافتهای بدن, جز استخوان, مانند مایعات رفتار می‌کنند و بنابراین همگی صوت را تقریباً با یک سرعت منتقل می‌کنند. یک سرعت 1540 متر بر ثانیه به عنوان میانگین برای بافتهای بدن بکار می رود.
قابلیت انقباض: سرعت صوت با قابلیت انقباض ماده منتقل کننده نسبت معکوس دارد, به این معنی که هرچه ماده کمتر قابل انقباض باشد, صوت در آن تندتر منتقل می‌شود. امواج صوتی در گازها آهسته حرکت می‌کنند زیرا ملکولها از هم دورند و به آسانی قابل انقباضند. آنها به گونه ای رفتار می‌کنند که گویی بوسیلة فنر سستی بهم بسته اند. یک ذره باید فاصله نسبتاً طویلی را بپیماید پیش از اینکه بوسیله یک همسایه تحت تأثیر قرار گیرد. مایعها و جامدها کمتر قابل انقباضند زیرا ملکولهایشان به یکدیگر نزدیکترند. آنها فقط نیاز به طی مسافت کوتاهی دارند تا در همسایه اگر گذارند, بنابراین مایعها و جامدها صوت را تندتر از گاز منتشر می‌کنند.
جذب (Absorption)
جذب اولتراسوند در مایع نتیجه نیروهای اصطکاکی است که با حرکت ذرات در محیط مقابله می‌کنند. انرژی که از شعاع اولتراسوند گرفته می‌شود تبدیل به حرارت می‌گردد. بطور دقیقتر, جذب یعنی تبدیل اولتراسوند به انرژی حرارتی, و تخفیف (Attenuation) یعنی کاهش کلی پیشرفت, از جمله جذب, پخش, و انعکاس.
مکانیسمهای درگیر در جذب نسبتاً پیچیده اند و توضیحات ما خیلی آسان گیری خواهد بود. سه عامل مقدار جذب را تعیین می‌کنند. (1) فرکانس صوت, (2) ویسکوزیته محیط منتقل کننده, و (3) زمان استراحت (Relaxation) محیط. ما درباره فرکانس در آخر بحث خواهیم کرد زیرا دو عامل دیگر در آن اثر دارند.
اگر ما صوت را تشکیل شده از ذرات مرتعش تصویر کنیم, اهمیت ویسکوزیته آشکار می‌شود. با افزایش ویسکوزیته آزادی ذره کم می‌شود و اصطکاک داخلی افزایش می یابد. این اصطکاک داخلی شعاع را جذب می‌کند یا شدت آن را با تبدیل صوت به گرما می کاهد. در مایعات که ویسکوزیته کمی دارند, جذب خیلی کمی صورت می‌گیرد. در بافتهای نرم ویسکوزیته بیشتر است و جذب متوسط صورت می پذیرد, درحالیکه استخوان جذب زیاد اولتراسوند نشان می‌دهد.
زمان استراحت زمانی است که ملکولها پس از اینکه جابجا شدند به وضعیت اولیه خود برمی گردند. این موضوع به حالت ارتجاعی (Resilience) ماده اشاره دارد. دو ماده با ویسکوزیته یکسان ممکن است زمانهای استراحت مختلف داشته باشند. زمان استراحت برای هر ماده بخصوص ثابت است.
وقتی یک ملکول با زمان استراحت کوتاه بوسیله یک موج طولی انقباضی فشرده می‌شود, قبل از اینکه موج انقباضی بعدی برسد زمان برای برگشت به حالت استراحت خود دارد. یک ملکول با زمان استراحت طولانی تر, ممکن است قادر نباشد پیش از اینکه موج بعدی برسد, کاملاً به حالت اول برگردد. وقتی این اتفاق افتد, موج انقباضی در یک جهت و ملکول در جهت دیگر حرکت می‌کند. انرژی بیشتری از آنچه که در ابتدا ملکول را حرکت داد لازم است تا جهت ملکول را برگرداند. انرژی اضافی تبدیل به گرما می‌شود.
در بافت نرم رابطه خطی بین جذب اولتراسوند و فرکانس وجود دارد. دو برابر کردن فرکانس تقریباً جذب را دو برابر می‌کند و تقریباً شدت شعاع منتقل شده را نصف می‌کند. آگاهی از جذب باعث گزینش ترانسدوسر درست برای کار ویژه مورد نظر می‌شود. فرکانسهای شایع موجود ترانسدوسر عبارتند از 1, 25/2, 5/3, 5, 7 و MHz 10. یک فرکانس درست توازنی است بین قدرت تحلیل (فرکانس بالاتر) و قابلیت رساندن انرژی به بافت (فرکانس پایین) می‌باشد.
تخفیف اولتراسوند همچنین با حرارت بافتها تغییر می‌کند, ولی این رابطه با بافتهای مختلف متغیر است. مثلاً, در محدوده حرارت 7 تا 35 و محدوده فرکانس 4/0 تا MHz 10, محلول فیزیولوژیک هموگلوبین کاهش تخفیف با افزایش حرارت نشان می‌دهد. در مقابل, بافتهای اعصاب مرکزی نشان داده شده است که با افزایش حرارت افزایش تخفیف نشان می دهند.
فرکانس صوت در مقدار جذب که بوسیله ویسکوزیته ماده ایجاد می‌شود مؤثر است. هرچه فرکانس بالاتر باشد, (یعنی اینکه در زمان معین یک ذره بیشتر به جلو و عقب برود), حرکتش بیشتر بوسیلة ماده پُر ویسکوزیته تحت تأثیر قرار می‌گیرد. فرکانس همچنین, بر مقدار جذب که بوسیله زمان استراحت ایجاد می‌شود اثر می‌کند. در فرکانسهای پایین, ملکولها زمان کافی برای استراحت بین سیکلها دارند ولی, درحالیکه فرکانس زیاد می‌شود, زمان استراحت بیشتر نسبت کل سیکل را اشغال می‌کند. این آثار در محدوده های پایینتر فرکانسهای تشخیصی (MHz 1) قابل ملاحظه اند و افزایش آنها با فرکانسهای بالاتر ادامه دارد.
فقط اطلاعات پراکنده برای تعیین مقدار جذب اولتراسوند در دسترس است. معمولاً یک ضریب جذب بکار برده می‌شود. این ضریب مشابه مفهوم ضریب تخفیف خطی است که در پرتو X تعریف شد. واحد ضریب جذب دسیبل بر سانتیمتر ضخامت در فرکانس MHz 1 است. تصریح MHz 1 ضروری است زیرا جذب بستگی به فرکانس دارد. در MHz 2, ضریب جذب در حدود دو برابر بزرگتر است. جدول 6-20 ضریبهای جذب را برای مواد مختلف نشان می‌دهد. یک برش یک سانتیمتری کلیه, با ضریب جذب /cm dB 1, شدت صوت را dB 1 می کاهد. جدول 2-20 نشان می‌دهد که dB 1- نشانگر جذب 21% شعاع است و اینکه 79% شعاع می ماند. یک برش cm 1 ضخامت ریه dB 41 جذب می‌کند, که شدت را با ضریب بیش از 10000 می کاهد و کمتر از 01/0 % شعاع را باقی می گذارد.
تصویر سازی جدول خاکستری
با بوجود آمدن تصویرسازی جدول خاکستری, اسکن حالت B در 1972 قدم بزرگی به جلو برداشت. منظور از تصویرسازی جدول خاکستری نشان دادن تغییرات زیاد بلندیهای اکوهایی که از بافتها می آیند به صورت سایه های خاکستری بر روی صفحه نمایشگر تلویزیون می‌باشد. این متضاد تصویر دورنگی یا تصویر جدول خاکستری محدود شده است که با تیوبهای اشعه کاتودیک ذخیره ای قابل انجامند. تصویر سازی جدول خاکستری با بوجود آمدن تیوب اسکن تبدیل حافظه (Scan conversion memory tube) ممکن شد (معمولاً آن را مبدل اسکن «Scan Conventer» گویند).
برخلاف تیوبهای پرتوکاتودیک ذخیره ای, تیوبهای مبدل اسکن ایجاد تصویر قابل رؤیت نمی‌کنند. درعوض, مبدل اسکن اطلاعاتی را که از یک ترانسدوسر می رسد ذخیره می‌کند, و سپس, اطلاعات ذخیره شده را برای تولید علائمی که برای ایجاد تصویر قابل رؤیت روی صفحه نمایش تلویزیون بکار می روند, بکار می برد. یک تیوب مبدل اسکن از این جهت که باعث می‌شود که یک شعاع الکترونی یک هدف را که قابلیت ذخیره اطلاعات دریافت شده را دارد اسکن کند شبیه تیوب اشعه کاتودیک است. شعاع الکترونی, بطور متناوب برای «نوشتن» اطلاعات بر روی هدف, «خواندن» اطلاعات, برای تولید علائم که برای تلویزیون فرستاده می‌شود, و پاک کردن هدف برای آماده کردن آن برای دریافت اطلاعات جدید بکار می رود. هدف مبدل اسکن یک وسیله پیچیده ای است که تشکیل شده است از صفحه پشتیبان سیلیکونی به قطر در حدود 25 میلیمتر که بر روی آن بیش از یک میلیون قطعات مربعی ریز (در حدود 10) قرار داده شده است. منطقی است که فرض کنیم که وقتی ترانسدوسر برای اسکن بیمار در روش اسکن تماسی مرکب بکار می رود. چندین اکوی برگشتی از یک نقطه بوسیله ترانسدوسر دریافت می‌شود. وقتی هدف مبدل اسکن علائم متعدد از یک نقطه دریافت می‌کند, فقط قویترین علامت را ضبط کرده, بقیه را دور می ریزد.
به این ترتیب, عکس نهایی فقط از قویترین اکو کشف شده از هر نقطه, و نه از جمع اتفاقی چندین علامت تشکیل شده است (این را «فرانویسی» «Overwriting» گویند). این دلیلی است که چرا امتحان کننده قادر است با حرکات مکرر ترانسدوسر در سطح هر تصویر, یک عکس قابل تشخیصتری بسازد. وقتی تصویر در هدف مبدل اسکن ذخیره شود می توان شعاع الکترونی را واداشت تا هدف را جاروب کند و ایجاد علامت قابل نشان دادن روی تلویزیون معمولی بنماید.
دوگونه تیوب اسکن مبدل حافظه وجود دارد. تیوب مبدل اسکن آنالوگ در 1972 درست شد. بعداً, مبدل اسکن دیژیتال جای آنالوگ را گرفت. اصطلاح های «آنالوگ» و «دیژیتال» نزد بیشتر پزشکان نسبتاً مبهمند. به سبب ورود انفجاری اجزای «دیژیتال» در کارهای تصویری تشخیصی, ما این عنوان را موضوع یک فصل تمام کرده ایم. بطور خلاصه, مبدل اسکن دیژیتال تغییرات بلندی اکوهای دریافتی بوسیله ترانسدوسر را به شماره های دوگانی (Binary) تبدیل می‌کند. این اطلاعات در 16 (4 بیت) یا 32 (5 بیت) و یا بیشتر از آن سطح خاکستری ذخیره می‌شود که می توان روی نمایشگر تلویزیون نشان داد.
مبدل اسکن آنالوگ در استفاده بالینی قدری اشکال بوجود می آورد زیرا سطوح جدول خاکستری که به هر بلندی اکو منسوب می شوند متمایلند جریان یابند, و باعث اختلال تصویر شود, و مقایسه بین اسکنهای انجام یافته در تاریخهای مختلف را مشکل کند.
همچنین, سوسو زدن نامطبوع تصویر که روی تلویزیون دیده می‌شود وجود دارد. این سوسو زدن مربوط به این واقعیت است که تیوب مبدل اسکن باید در عین حال تصویر را ذخیره کند (بنویسد) و آن را به نمایشگر تلویزیون بفرستد (بخواند). تیوب در زمانی که تصویر دریافت می‌شود متناوباً وضع خود را به حالت خواندن و نوشتن در می‌آورد. یک تیوب مبدل آنالوگ قادر است که این تبادل را با سرعت ده بار برای هر تصویر تلویزیونی انجام دهد. و ایجاد سوسو زدن قابل دید کند. تصویر وقتی بوسیله مبدل آنالوگ ذخیره شد, قبل از اینکه زوال تصویر شروع شود می تواند به مدت ده دقیقه دیده شود.
تیوبهای مبدل اسکن دیژیتال از جاری شدن (Drift) جدول خاکستری آزادند. آنها سرعت نوشتن خیلی سریعتر از واحد آنالوگ دارند, بنابراین سوسو زدن بر صفحه تلویزیون ندارند. تصویر وقتی ذخیره شود, بر تیوب ذخیره دیژیتال می تواند همیشه دیده شود. مبدلهای اسکن دیژیتال برای پردازش پیشرفته کامپیوتر مناسبند و قابل بکاربردن در تصویرسازی ریل تایم هستند. بنابراین به نظر می‌رسد تیوب حافظه ای مبدل اسکن دیژیتال جانشین دستگاه آنالوگ شود.