Введение 6
Глава 1. Теоретические основы ультразвука 8
1.1 Источники ультразвукового излучения 8
1.2 Свойства ультразвуковых волн 14
1.3 Воздействие ультразвука на биологическую среду 16
1.4 Способы и методы ультразвуковой диагностики 18
1.5 Методы ультразвуковой визуализации 20
Глава 2. Выбор объекта и методики исследования 25
2.1 Классификация и состав биологических жидкостей 25
2.2 Методы измерения скорости звука в жидкостях 27
2.2.1 Фазовый метод 28
2.2.2 Резонаторный метод 29
2.2.3 Импульсный метод 31
Г лава 3. Методика эксперимента 34
3.1 Определение зависимости скорости ультразвука от свойств среды 34
3.2 Лабораторная установка для измерения скорости ультразвука в
жидкостях 37
3.3 Определение процентной концентрации растворов 39
3.4 Определение скорости импульсного сигнала ультразвука в
жидкости 41
3.5 Результаты эксперимента 43
3.6 Методические указания по работе с экспериментальной
установкой 48
Заключение 53
Список литературы 54
57
Приложение
Ультразвук широко применяется в различных сферах деятельности человека, совершив революцию в науке. Например, в медицине, ультразвук используется для исследования различных органов, фиксации малейших изменений химического состава веществ, исследования функционирования сердца и сосудов или нарушение кровотока и многое другое [1].
Особый интерес вызывает изучение взаимодействия упругих волн с жидкостями. С помощью акустических методов можно выявить особенности молекулярной структуры, силы межмолекулярного взаимодействия и плотность упаковки молекул различных веществ.
Акустические методы находят применение в различных сферах науки и техники. Поэтому студентам Бакалавриата, обучающихся по направлению подготовки «Физика», желательно не только теоретически, но и практически ознакомиться с некоторыми ультразвуковыми методиками. Это вполне возможно осуществить на занятиях специального физического практикума.
Актуальность данной работы заключается в разработке методических указаний для выполнения лабораторной работы для определения концентрации жидкостей, приближенных к биологическим.
Объект исследования - методы измерения скорости ультразвука.
Предмет исследования - особенности распространения ультразвуковых волн в жидкостях
Целью работы является установление концентрационной зависимости скорости ультразвука в жидкостях, приближенных к биологическим, что будет служить основой для создания методических указаний.
Основными задачами исследования являются: исследование свойств и характеристик ультразвукового излучения; исследование свойств и состава биологических жидкостей; сравнение методов, основанных на измерении скорости ультразвука; исследование зависимости скорости распространения ультразвука от концентрации раствора; написание методических рекомендаций по работе с экспериментальной установкой.
В работе были использованы такие методы исследования как анализ литературы по проблеме исследования; описание, сравнение методов измерения скорости ультразвука.
В данной работе при выполнении поставленных исследовательских задач получили следующие основные результаты исследования:
1. При изучении информации, полученной из научной литературы, были рассмотрены основные понятия теории ультразвуковых волн, обсуждались существующие методы измерения скорости ультразвука и основные недостатки данных методов. Рассматривались виды и состав биологических жидкостей, а также способ и причины создания модели этих жидкостей.
2. Выбран оптимальный алгоритм действий, позволяющий с помощью экспериментальной установки исследовать зависимость скорости ультразвука (и) от концентрации раствора №С1 (ш). Полученная зависимость имеет вид:
и (ш) = - О.2583Ш3+3.8356Ш2+15.3О24Ш+1490.5707
В работах [23] и [26] рассматривается аналогичная зависимость, что свидетельствует о том, что используемая методика является эффективной и с ее помощью можно получить достоверные результаты.
3. Написаны методические указания по работе с экспериментальной установкой и выполнению лабораторной работы для студентов Бакалавриата, обучающихся по направлению подготовки «Физика».
Перспективой исследования является изучение влияния концентрации раствора на коэффициент затухания ультразвука.
