Оригинальное применение ультразвуку нашла одна из немецких компаний, сделав ультразвуковое устройство для открывания и закрывания водопроводного крана. Эта новинка предназначена для медицинских учреждений, поскольку позволяет врачам не прикасаться рукой к водопроводному крану, обеспечивая тем самым максимальную стерильность. Устройство состоит из ультразвукового передатчика, приемника, усилителя, термостата и магнитного клапана для пуска и остановки воды. Монтируется оно на стене в специальном блоке. Передатчик посылает направленный сигнал с определенной частотой. Чувствительность у приемника такая, что реагирует он только на сигнал, отраженный от предмета, который находится в нескольких сантиметрах под краном.
Металлообработчикам хорошо известно, сколько неприятностей вызывает, на первый взгляд, незначительное обстоятельства: нагревшаяся при обработке деталь несколько расширяется. В производстве, где точность измеряется микронами, приходится снимать деталь со станка и ждать, пока она остынет, чтобы ее температура была одинаковой с температурой измерительного инструмента, ибо измерение детали в горячем состоянии может привести к ошибкам. Теперь рабочему не нужно снимать деталь со станка, достаточно лишь взять специальную ультразвуковую линейку и измерить ею деталь прямо на станке. Устройство линейки следующее. Обычный кристалл кварца (пьезоэлектрик) излучает ультразвуковые колебания в прозрачный волновод из оргстекла. Туда же направляется и световой поток. Ультразвуковые волны нарушают однородность светового потока, создавая в нем участки разной плотности. Каждые 0,2 мм плотный участок чередуется с разряженным. Это и есть шкала линейки. Изменяя частоту колебаний, излучаемых пьезоэлектриком, можно увеличивать или уменьшать длину плотных и разреженных участков, меняя тем самым цену деления линейки в пределах 5–10 %.
Необычную контрольную функцию придумали ультразвуку наши изобретатели. Разработан и серийно производится ультразвуковой индикатор течи, который позволяет обнаружить неплотности в отсеках судов, самолетов, в трубопроводах и любых других замкнутых объемах, где необходимо поддерживать герметичность. Обладая высокой чувствительностью, он может выявлять неплотность размером 0,1 мм с расстояния 0,5 м и менее при избыточном давлении газа внутри объема 49 000 Па и более. В качестве индикатора используются головные телефоны.
Ультразвук как контролер пришел на помощь и работникам культуры. Бронзовая статуя императора Марка Аврелия — ценнейший памятник древнеримской эпохи. С первой половины XVI в. она украшала главную площадь Рима на Капитолийском холме. В 1981 г. статую увезли в Центральный институт реставрации. Марк Аврелий, как объяснили специалисты, нуждался в срочном «лечении». Ультразвуковые обследования подтвердили, что памятник «отравлен» кислотными дождями и выхлопными газами. Поэтому он подлежит длительной реставрации, а вместо него временно установлена копия.
Еще один случай, связанный с памятниками культуры, в данном случае Древней Руси. Те, кто побывал в Московском Кремле, видели двухсоттонный Царь-колокол. Он был отлит в 1737 г. для самой высокой колокольни в Москве, названной Иваном Великим. При подготовке к подъему возник пожар. Чтобы колокол не расплавился, его стали поливать водой. Не выдержав резкого охлаждения, бронзовая отливка треснула, от нее отвалился одиннадцатитонный кусок, который по сей день так и лежит рядом.
Ученые через два с половиной столетия решили обследовать колокол и применили новый метод акустической эмиссии. Дело в том, что даже самая маленькая трещина, возникающая, скажем, при отрыве друг от друга двух молекул, сопровождается треском. Оказывается, воспользовавшись одновременно несколькими звукодатчиками, можно определить точное место, откуда пришел звук. Более того, этот метод позволяет вести постоянный контроль не только за отливками, но и, например, за качеством и состоянием баков ракет, выводящих на орбиту корабли многоразового пользования.
Что же удалось установить? Оказалось, в колоколе есть десяток трещин. Но главное, что они «законсервировались» и не развиваются, т. е. в ближайшее время Царь-колоколу ничего не грозит. Однако для того, чтобы застраховаться на все случаи жизни, система контроля по «акустической эмиссии» была установлена для постоянного пользования. Это позволило ученым скорректировать версию. Тонкий анализ сплава, из которого отлит колокол, показал, что вовсе не из-за поливания его водой он треснул. Оказывается, достаточно было просто нагреть его с одной стороны не докрасна, а лишь на сотню-другую градусов, как внутренние напряжения, оставшиеся после охлаждения отливки, разорвали колокол, т. е. он треснул еще до того, как на него стали лить воду.