Инфразвук и его применение

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Инфразвук и его применение

Человеческое ухо способно воспринять звуки в диапазоне от 18-20 герц (колебаний в секунду) до 20 000 Гц. Всё, что выше 20 000 Гц - ультразвук. Всё, что ниже 20 Гц - инфразвук.

Инфразвук (от лат. infra -- ниже, под) -- звуковые волны, имеющие частоту ниже воспринимаемой человеческим ухом. Нижняя же граница инфразвукового диапазона условно определена как 0,001 Гц. Практический интерес могут представлять колебания от десятых и даже сотых долей герц, то есть, с периодами в десятки секунд. Существуют и такие приборы, которые с уверенностью можно назвать инфразвуковыми аппаратами. Зачастую они применяются в технологических процессах для работы в жидких средах, где необходимо использовать низкочастотные акустические (звуковые) колебания. Особенное это касается инфразвуков частотой до 20 Гц. Так же колебания производятся непосредственно в самой среде по средствам различных конфигураций и форм или жестких металлических поршней, которые соединены со стенками технологических емкостей благодаря упругим элементам. Такие упругие емкости позволяют разгрузить от нагрузок сам аппарат для генерирования инфразвуковых колебаний. В таких аппаратах инфразвуковых колебаний, колебания возбуждаются с большой амплитудой, это справедливо как для механических аппаратов, так и для пульсационных. Однако особенность инфразвука как раз в том, что из-за малой частоты и большой длины волны его волны могут распространяться на значительные расстояния по всему технологическому объёму без значительной потери энергии. Это и является отличительной чертой от ультразвуковых аппаратов, в которых можно применять области малой площади для воздействия.

В инфразвуковых аппаратах могут быть реализованы такие физические эффекты как кавитация. Это высокоамплитудное и знакопеременное давления, а так же знакопеременные потоки жидкости и акустические течения. Так же среди физических эффектов есть, и дегазация жидкости и образование множества газовых пузырьков под действием инфразвука, и сдвиг фаз колебаний между взвешенными частицами и самой жидкостью. Применение инфразвука обусловлено высокой проникающей способностью. В частности такие воздействия на среду больших объёмов ускоряет как электрохимическую, так и окислительно-восстановительную реакции. То есть они повышают интенсивность процессов в 2-4 раза. Такое применение инфразвука позволяет уменьшить в несколько раз металлоёмкость и соответственно энергоёмкость аппаратов, соответственно, как и их размеры. Еще одно из достоинств применения инфразвука это обработка жидкостей прямо при транспортировании в трубопроводы. Одно из основных сфер использования инфразвука это перемешивание суспензий посредством направленных трубных инфразвуковых аппаратов. Такая конструкция в основном состоит из последовательно соединённых гидропневматических излучателей и загрузочного устройства.

Такой аппарат состоит из нескольких компонентов, каждый из которых выполняет свою функцию. Итак, аппарат для перемешивания суспензии состоит из: мембранного излучателя колебаний, модулятора сжатого воздуха, загрузочного устройства, компрессора. Сам же принцип действия основан на следующих последовательных действиях. Модулятор распределяет воздух так, что каждая из двух соседних цилиндрических мембран излучателя колеблется в противофазе с соседней. Жидкость при этом попадает внутрь самого аппарата, где собственно и подвергается воздействию инфразвуковых колебаний, которые и трансформируются в поперечные и продольные колебания частиц самой жидкости. Например, при подготовке данного аппарата к флотации минеральной пульпы под действием инфразвука происходят мелкодисперсное эмульгирование флотореагентов, предварительная аэрация суспензии происходит, потому что выделяются из жидкости микропузырьки воздуха и происходит интенсивное перемешивание пульпо-воздушных смесей. Для разделения и сгущения самой суспензии из тонкоизмельченных материалов преимущество использования отдают классификаторам-сгустителям. В таких аппаратах протекают физические процессы, которые влияют на характер движения твердой и жидкой фаз, а так же непрерывно происходит непрерывное подверженнее очистке классифицирующий элемент. Когда колебание отсутствует, и суспензия двигается через сито, на его поверхности обычно образовывается плотный слой из частиц, это может привести к закупориванию щелей и плохой работе в среде и ее фильтрации. Для этого включают возбудитель колебаний, после чего образуются микропотоки направления которых обратны по отношению к направлению общей массы суспензии. На этапе когда микропотоки совпадают, до включения возбудителя, происходит ускоренная фильтрация и разделение фаз. Но когда возбудитель включён то направления микропотоков частиц и потока суспензии противоположны, в результате чего под действием акустического поля создаётся обратный импульс давления, который разрушает фильтрующий слой частиц, после чего они стряхиваются с поверхности сита, в результате чего сито восстанавливается.

Это лишь один из способов применения инфразвука, другой же, например, носит исследовательский характер, например исследование океанического дна. Инфразвуком называют механические (упругие) волны с частотами, меньшими тех, которые воспринимает ухо человека (16 Гц) . Источниками инфразвука могут быть как естественные объекты (море, землетрясение, грозовые разряды и др.) , так и искусственные (взрывы, автомашины, станки и др.) .

Для инфразвука характерно слабое поглощение разными средами, поэтому он распространяется на значительное расстояние. Это позволяет по распространению инфразвука в земной коре обнаруживать взрыв на большом удалении его от источника, по измеренным инфразвуковым волнам прогнозировать цунами и т. д. Так как длина волны инфразвука больше, чем у слышимых звуков, то инфразвуковые волны лучше дифрагируют и проникают в помещения, обходя преграды.

В конце 60-х годов французский исследователь Гавро обнаружил, что инфразвук определенных частот может вызвать у человека тревожность и беспокойство. Инфразвук с частотой 7 Гц смертелен для человека.

Инфразвук оказывает неблагоприятное влияние на функциональное состояние ряда систем организма: усталость, головная боль, сонливость, раздражение и др.

"Голос моря" - это инфразвуковые волны, возникающие над поверхностью моря при сильном ветре, в результате вихреобразования за гребнями волн. Вследствие того, что для инфразвука характерно малое поглощение, он может распространяться на большие расстояния, а поскольку скорость его распространения значительно превышает скорость перемещения области шторма, то "голос моря" может служить для заблаговременного предсказания шторма.

Своеобразными индикаторами шторма являются медузы. На краю "колокола" у медузы расположены примитивные глаза и органы равновесия - слуховые колбочки величиной с булавочную головку. Это и есть "уши" медузы. Они слышат инфразвуки с частотой 8 - 13 герц. Шторм разыгрывается еще за сотни километров от берега, он придет в эти места примерно часов через 20, а медузы уже слышат его и уходят на глубину.

ИНФРАЗВУКОВЫЕ АППАРАТЫ (И. а.) , машины или устройства, в к-рых для интенсификации технол. процессов в жидких средах используются низкочастотные акустич. колебания. В И. а. реализуются след. физ. эффекты (один или неск. одновременно) : кавитация, высокоамплитудное знакопеременное и радиационное (звукового излучения) давления, знакопеременные потоки жидкости, акустич. течения (звуковой ветер) , дегазация жидкости и образование в ней множества газовых пузырьков и их равновесных слоев, сдвиг фаз колебаний между взвешенными частицами и жидкостью. Эти эффекты значительно ускоряют окислит. -восстановит. , электрохим. и др. р-ции, интенсифицируют в 2-4 раза пром. процессы перемешивания, фильтрования, растворения и диспергирования твердых Материалов в жидкостях, разделения, классификации и обезвоживания суспензий, а также очистку деталей и механизмов и т. д. Применение инфразвука позволяет в неск. раз снизить уд. энерго- и металлоемкость и габаритные размеры аппаратов, а также обрабатывать жидкости непосредственно в потоке при транспортировании их по трубопроводам, что исключает установку смесителей и др. устройств. Одна из наиб. распространенных областей применения инфразвука - перемешивание суспензий.

Инфразвук - причина катастроф. Дело в том, что в Мировом океане громадные запасы метангидрата - метанового льда. Это конгломерат воды и газа, состоящий из кластеров из 32 молекул воды и 8 молекул метана. Метангидраты образуются там, где на морском дне через трещины в земной коре выделяется природный газ. Инфразвуковая волна, обладая огромной энергией, разрушает метановый лёд, и газ метан выделяется в воду. Кратеры, выделяющие метан, были обнаружены научно-исследовательским кораблём «Полярная звезда» (ФРГ) в море Лаптевых и у берегов Пакистана в 1987 г. Образующаяся при выделении метана газоводяная смесь имеет очень малую плотность, и корабль, оказавшийся в этой зоне, может внезапно утонуть. Так же и самолёт, пролетающий над таким местом, может неожиданно глубоко «провалиться» в воздушную яму и удариться о поверхность воды. Считается, что многие необъяснённые катастрофы кораблей и самолётов связаны именно с непредсказуемым выделением метана из морских глубин.

Инфразвуковые колебания в атмосфере Земли являются результатом действия многочисленных причин: галактических космических лучей, гравитационных воздействий Луны и Солнца, падений метеоритов, электромагнитных излучений и корпускулярных потоков от Солнца, а также геосферных процессов. Взаимодействие электромагнитного излучения с оптическими неоднородностями атмосферы может приводить к генерации акустических колебаний в широком диапазоне частот. Следует ожидать поэтому, что в спектре ИЗ-колебаний атмосферы должна проявляться ритмика солнечной активности. Это может обуславливать широко известную связь солнечной активности с биосферными процессами.

ИЗ-колебания в атмосфере связаны также с сейсмической активностью, причём они могут быть и внешним воздействием на подготовительные процессы, и их результатом. Связь интенсивности сейсмических процессов с солнечной активностью была обнаружена при анализе глобальной сейсмичности и 11-летних солнечных циклов. Сейчас считается, что эта связь осуществляется через циклоническую активность в атмосфере.

В результате анализа спектров инфразвука, полученных в период 1997-2000 гг., обнаружены годовые, сезонные, 27-суточные и суточные периоды колебаний. Подтверждена гипотеза о возрастании энергии инфразвука при уменьшении солнечной активности. Максимальная годовая энергия инфразвука наблюдалась в 1997 г., когда солнечная активность была в минимуме, аналогичное наблюдалось и при её кратковременных (5-10 суток) изменениях. Исследования ИЗ-спектров до и после крупных землетрясений показало их характерные изменения перед крупными землетрясениями. В результате экспериментов по наблюдению электромагнитных откликов на акустические возмущения в атмосфере, создаваемые с помощью мобильного акустического излучателя, доказана связь инфразвука с геомагнитными вариациями.

Таким образом, Солнце, межпланетная среда, атмосфера и литосфера представляют собой единую систему, и существенную роль в процессах их взаимодействия играют ИЗ-волны.

Применение инфразвука в медицинских целях

Инфразвуковые колебания волн это колебания малой частотой, но большое длины волны, которые способны оказывать самые разнообразные действия на организм человека. Применение такого рода низкочастотных волн может приносить как вред, так и пользу человеческому организму. Но всё же уже с конца прошлого столетия инфразвук стал применяться для лечения многих хронических заболеваний. Таким аппаратом, который стал преобразовывать инфразвуковые волны для успешного лечения инфразвуком, стал аппарат под аббревиатурным названием ИФС - 1.

Такой аппарат и на тот момент, и сейчас не имеет эффективных аналогов во всём мире. Хотя бы, потому что он способен лечить более 70 видов заболеваний. Для большей надежности этот аппарат проходил неоднократные клинические испытания. Применение этого аппарата показало в 80% случаев полное выздоровление, а в остальных значительное улучшение состояние здоровья больных. Такой метод лечения хорошо применим для тех людей, которым противопоказаны терапии ультразвуком, лазером, парафином, токами различной частоты и общепринятая терапия. Этот аппарат применяется для лечения инфразвуком и показывает высокую степень эффективности в лечении весьма широкого спектра заболеваний. Такое лечение возможно без госпитализации и применения различных медикаментозных средств. Одним из его достоинств является простота и короткий курс проведения процедуры лечения, вторым же является то, что такая процедура не входит в разряд дорогих процедур и доступна для всего слоя населения. Воздействие инфразвуком приводит к положительному воздействию на весь организм. Единственный, пожалуй, недостаток такого аппарата это противопоказания проведения процедур во время беременности, как и у большинства приборов действующих по принципу излучателей.

Принцип лечения таким прибором использующий инфразвуковые колебания заключается в том, чтобы воздействовать внешне на больной орган, в результате чего происходит активизация процесса жизнедеятельности клеток органа. Инфразвук обладает как бактерицидным, так и вирусологическим действием, которое активизирует регенеративные и репаративные процессы клеток, что в свою очередь восстанавливает работу больного органа. Таким образом, инфразвук улучшает и восстанавливает иммунную защиту всего организма и повышает сопротивляемость к разрушающим факторам. Применение этого аппарата снижает болевой синдром, а так же способствует ускоренному заживлению ран и свертыванию крови. Его воздействие может так же снимать депрессию, стабилизирует давление и нормализует вес. В настоящее время продолжается исследования способом лечения инфразвуком с помощью этого аппарата различных болезней связанных в первую очередь с возникновением новообразований. Многочисленные исследования показали, что данный аппарата может замедлить рост и распространение новообразований и злокачественных опухолей с последующей регенерацией поврежденного органа, после чего происходит восстановление функциональности организма.

Показаниями при использовании инфразвуковой терапии для лечения болезней могут служить: инфразвук звуковой волна

1) различные воспалительные процессы внутренних органов,

2) предопухолевые заболевания,

3) различные воспалительные заболевания ЛОР органов и дыхательных путей,

4) эндокринологические заболевания,

5) заболевания опорно-двигательного аппарата,

6) заболевания сосудистой системы,

7) почечнокаменные и желудочно-каменные болезни,

8) реабилитация больных со злокачественными образованиями

Суть процедуры состоит в том, что с помощью динамического преобразования электрические колебания преобразуются в силовое физическое поле низких частот. Таким образом, на тело человека оказывает влияние низкочастотное поле. Воздействие инфразвуком приводит к восстановлению у людей утраченных функций организма, способствует восстановлению биохимических и обменных процессов, нормализации пораженного болезнью организма.

Размещено на Allbest.ru