С давних пор пользуются пылеулавливающими устройствами, действие которых основано на различных принципах. Это пылеосадочные камеры, ротационные пылеулавители, центробежные уловители, электрофильтры и т. д. Однако все эти устройства громки и не всегда достаточно эффективны. Поэтому ученые продолжают искать новые пути ускорения и повышения качества очистки воздуха от газа и загрязнения.
На одном из международных симпозиумов рассматривалась проблема уменьшения загрязненности воздушной среды. Некоторые ученые в своих докладах отмечали перспективность ультразвукового метода очистки воздуха, так как он обладает многими положительными качествами. Он не зависит от температуры и влажности среды. Ультразвуковые устройства просты в эксплуатации и легко поддаются автоматизации.
Для борьбы с загрязнениями изобретено оригинальное приспособление, осаждающее пыль. Действие его основано на способности звуковых и, в частности, ультразвуковых волн влиять на мельчайшие частицы пыли. Поэтому если оборудовать заводские трубы ультразвуковыми сиренами, то они будут воздействовать на твердые частицы дыма, осаждать в определенных местах и препятствовать их распространению.
Сущность ультразвуковой очистки воздуха в том, что пылинки, которые беспорядочно летают в воздухе, под действием ультразвуковых колебаний чаще и сильнее ударяются друг о друга. В результате они слипаются и увеличиваются в размере. Процесс укрупнения частиц называется коагуляцией. Укрупненные частицы быстрее оседают, легче улавливаются обычными фильтрами, и стало быть, лучше очищается воздух.
Ультразвуковые методы очистки воздуха от загрязнений внедряются во многие отрасли промышленности и постоянно совершенствуются. Специалисты считают, что необходимо создание многоступенчатых ультразвуковых осадителей пыли, а также мощных, но экономичных источников питания. Дело в том, что у имеющихся сейчас акустических пылеуловителей есть серьезный недостаток — относительно большой расход электроэнергии. Поэтому акустические пылеуловители применяют пока в основном для улавливания очень ценной и тонкой пыли, например, на свинцовых и бронзоплавильных заводах.
Явление коагуляции с успехом может быть использовано в борьбе с туманами, доставляющими немало забот и неприятностей аэродромной службе, летчикам и морякам. Сколько раз туман был виновником аварий и катастроф! Десятилетиями ученые искали эффективные средства для рассеивания тумана. Некоторые из них уже применяются в районах аэродромов. А как быть на море или в океане, где судно может попасть в зону тумана на несколько дней? Опыты показали, что в данном случае может эффективно помочь ультразвуковая сирена, которая в состоянии рассеять туман на расстоянии 300–400 м. Такую сирену, но меньших размеров, можно установить и на автомобиле.
На страницах «Знака вопроса» мы рассказали лишь о таких областях применения ультразвука, которые понятны и интересны читателю-неспециалисту. Очень многие «профессии» ультразвука настолько уникальны, что рассказать о них в научно-популярном издании невозможно.
УЛЬТРАЗВУК
В НОВОЙ РОЛИ
Ультразвук имеет уже много «профессий» и продолжает успешно «обучаться» новым. Почти каждый день приносит сообщения о технических ультразвуковых новинках, предназначенных для использования либо в научной лаборатории, либо в специализированной клинике, либо в той или иной отрасли производства. Можно сказать, что родилась новая технология, основанная на широком применении ультразвукового поля. Сейчас ультразвук внедряют даже в таких областях науки и техники, которые на первый взгляд не имеют к нему никакого отношения.
Несколько десятилетий назад начала развиваться как самостоятельный раздел физики твердого тела акустоэлектроника. На первый взгляд это сочетание несовместимо: с одной стороны, распространение звуковых упругих колебаний среды, с другой — электроника, т. е. полупроводники, транзисторы, усилители электрических сигналов. И, тем не менее, между ними есть общее. Термин «акустоэлектроника» точно характеризует область физики твердого тела, где изучается влияние звука (ультразвука) на электрические характеристики твердых тел и обратные явления — влияние свободных электронов на акустические свойства этих тел. Эффектов, где проявляется связь «акустика — электроника», довольно много. Безусловно, самым существенным из них является электронное усиление звука в некоторых полупроводниках при подведении к ним электрического поля.