الصوتية (التواترات فوق-)

صوتيه (تواترات فوق)

Ultrasonic frequencies - Fréquences ultrasoniques

الصوتية (التواترات فوق ـ)

الشكل (1) دارة إلكترونية  لالتقاط الأمواج فوق الصوتية

التواترات فوق الصوتية ultrasonic frequencies، هي تواترات الأمواج الصوتية العالية التي تفوق تواتر الأصوات التي تتحسس بها أذن الإنسان والتي هي دون الـ 20000هرتز. ويدرسها فرع من الفيزياء يعرف باسم فوق الصوتيات ultrasonics. تولِّد مولِّدات الأمواج فوق الصوتية الحديثة أمواجاً يبلغ تواترها بضعة غيغا هرتز (1GHz = 10⁹ Hz)، وذلك عن طريق تحويل تيارات متناوبة عالية التواتر إلى اهتزازات ميكانيكية. ويتم عادة الكشف عن هذه الأمواج باستخدام بلورات كهرضغطية piezoelectric أو بوسائل ضوئية، حيث يمكن بالإفادة من انعراج الضوء جعل هذه الأمواج مرئية. ويبين الشكل (1) دارة إلكترونية صمامية تستخدم لكشف الأمواج فوق الصوتية، وفيها تظهر بلورة Q مولَّفة بحيث تتحسس بتواتر اهتزاز الموجة فوق الصوتية المطلوب كشفها، وهي تتصل بشبكة صمام ثلاثي المساري. ويتصل مصعد الصمام بجهد مستمر عالٍ عبر مقاومة R فتظهر بين طرفيها إشارة خرج الصمام، أي إشارة الكشف مكبَّرة، ثم تمرَّر عبر مكثفتين C1 و C2 إلى مربطين A و B فجهاز قياس مناسب. كما تظهر في الشكل (2) دارة إلكترونية حديثة لكشف الأمواج فوق الصوتية وتحويلها إلى صوت مسموع. وفيما يأتي مبدأ عمل الدارة:

الشكل (1) دارة إلكترونية حديثة لالتقاط الأمواج فوق الصوتية وتحويلها إلى أمواج صوتية مسموعة

الشكل (3) أجهزة المكلاحة في غواصة يظهر في مقدمتها جهاز سونار

يلتقط اللاقط الأمواج فوق الصوتية ويحولها إلى اهتزازات كهربائية، فيضخمها الترانزستوران Q₁ و Q₂، ثم تنتقل إلى الدارة التكاملية U₁ فتدخلها عبر المربط 14، تقوم الدارة التكاملية بمقارنة الطور بين الإشارة الملتقطة وإشارة تولِّدها الدارة التكاملية يمكن التحكم بتواترها بفضل مجزئ الكمون R₉، وتعطي الدارة تواتراً يساوي الفرق بين التواتر الملتقط والتواتر المولّد وذلك عند المربط 2. يقوم الترانزستور Q₃ بتضخيم إشارة الفرق، وتنتقل الإشارة عبر المحول T₁ إلى سمّاعات بصورة تواتر مسموع.

لعلم فوق الصوتيات تطبيقات عديدة في مجالات الفيزياء والكيمياء والتقانة والطب. فقد استخدمت الأمواج فوق الصوتية منذ أمد بعيد لتوفير الاتصالات تحت الماء وللكشف عن الأجسام الغاطسة تحته كالغواصات، فيما يسمى بأجهزة السونار SONAR، وهي أجهزة تشبه الرادار في عملها إلا أنها تستخدم أمواجاً فوق صوتية لأداء مهمتها. كما تعد أجهزة السونار أجهزة أساسية لتوفير سلامة الملاحة البحرية. ويبين الشكل (3) جهاز سونار مربوط بسفينة لأغراض شتى. وتستخدم الأمواج فوق الصوتية في الفيزياء لتحديد خواص المواد كالانضغاطية compressibility، والمرونة elasticity، ونسب الحرارات النوعية specific heat ratios. كما تستخدم الأمواج فوق الصوتية في الكيمياء لإنتاج مستحلبات emulsions متجانسة كالمستعملة في صنع أفلام التصوير، وكذلك للكشف عن التشقُّقات في الصفائح وغيرها. وقد استخدمت الأمواج فوق الصوتية التي تقع تواتراتها في مجال الـ GHz لصنع «مجهر» صوتي يمكنه تمييز أبعاد من رتبة الميكرون. وتؤدي الأمواج السطحية التي تقع تواتراتها في المجال فوق الصوتي والمعروفة اختصاراً بـ SAW أي Surface Acoustic Waves دوراً مهماً في تجهيزات التحكُّم الإلكترونية.

أحمد حصري

- David N.Cheeke, Fundamentals and Applications of Ultrasonic Waves (2002).

- A.James,Essentials of Ultrasound Physics (2002).

- Rudolf F. Graf, Encyclopedia of Electronic Circuits (1992).

التصنيف : الكيمياء و الفيزياء

النوع : علوم

المجلد: المجلد الثاني عشر

رقم الصفحة ضمن المجلد : 278

آخر أخبار الهيئة :

معجم المصطلحات

الأطلس الجغرافي

البحوث الأكثر قراءة

اصدارات الموسوعة العربية

أسماء الباحثين

هل تعلم ؟؟

• - هل تعلم أن الأبلق نوع من الفنون الهندسية التي ارتبطت بالعمارة الإسلامية في بلاد الشام ومصر خاصة، حيث يحرص المعمار على بناء مداميكه وخاصة في الواجهات

• - هل تعلم أن الإبل تستطيع البقاء على قيد الحياة حتى لو فقدت 40% من ماء جسمها ويعود ذلك لقدرتها على تغيير درجة حرارة جسمها تبعاً لتغير درجة حرارة الجو،

• - هل تعلم أن أبقراط كتب في الطب أربعة مؤلفات هي: الحكم، الأدلة، تنظيم التغذية، ورسالته في جروح الرأس. ويعود له الفضل بأنه حرر الطب من الدين والفلسفة.

• - هل تعلم أن المرجان إفراز حيواني يتكون في البحر ويتركب من مادة كربونات الكلسيوم، وهو أحمر أو شديد الحمرة وهو أجود أنواعه، ويمتاز بكبر الحجم ويسمى الش

• هل تعلم أن الأبسيد كلمة فرنسية اللفظ تم اعتمادها مصطلحاً أثرياً يستخدم في العمارة عموماً وفي العمارة الدينية الخاصة بالكنائس خصوصاً، وفي الإنكليزية أب

• - هل تعلم أن أبجر Abgar اسم معروف جيداً يعود إلى عدد من الملوك الذين حكموا مدينة إديسا (الرها) من أبجر الأول وحتى التاسع، وهم ينتسبون إلى أسرة أوسروين

• - هل تعلم أن الأبجدية الكنعانية تتألف من /22/ علامة كتابية sign تكتب منفصلة غير متصلة، وتعتمد المبدأ الأكوروفوني، حيث تقتصر القيمة الصوتية للعلامة الك

شراء النسخة الورقية