از قدرت شگفت انگیز امواج صوتی چه می دانید؟

امواج صوتی می توانند محتویات بمب های دست ساز را تشخیص دهند، درجه حرارت یک راکتور هسته ای را اندازه گیری کنند، و حتی عمل جراحی مغز را انجام دهند.

گویا آی تی – امواج صوتی می توانند محتویات بمب های دست ساز را تشخیص دهند، درجه حرارت یک راکتور هسته ای را اندازه گیری کنند، و حتی عمل جراحی مغز را انجام دهند.

۱٫ بلند کردن اشیاء
دانشمندان از دهه ۱۹۷۰ به چگونگی بلند کردن بلند اشیاء با امواج صوتی پی برده اند. محققان ژاپنی در دانشگاه توکیو به تازگی این ایده را نه تنها برای ذرات کوچک در حال حرکت، بلکه برای جابجایی سه بُعدی آنها نیز به کار بسته اند.
جابه‌جایی صوتی، تاثیرات غیرخطی امواج صوتی شدید –که برخی قابل شنود هستند و برخی خیر- را به کار گرفته و اختلاف فشار بین این امواج و شی را به منظور بالا بردن آن شی و معلق نگه داشتن آن در هوا مورد استفاده قرار می دهد. محققان ژاپنی یک عنصر سوم را هم اضافه کرده اند: چهار دسته بلندگو که روبروی هم قرار گرفته و فرکانس های بالای غیرقابل شنودی را منتشر می کنند. این بلندگوها در کنار هم نقطه کنترل شده ای را ایجاد می کنند که تمام فرکانس های همدیگر را قطع می نمایند. سپس، هنگامی که دانشمندان فرکانس ارسال شده از هر دسته را تنظیم کردند، توانستند آن نقطه –و ذرات- را به اطراف حرکت دهند.

۲٫ راحت تر کردن تنفس
مهندس آکوستیک، سندی هاوکینز، در سال ۲۰۰۹ با اختراع دستگاه فلوت ریه، استفاده از امواج صوتی با فرکانس پایین را به عنوان راهی برای کمک به افراد مبتلا به آمفیزم ریه و سایر بیماری های تنفسی قرار داد. این دستگاه دم دستی و کوچک متشکل از یک لوله پلاستیکی بلند است که به یک دهانگیر و یک دهنی مایلار داخلی وصل شده است. بیمار با ۱۵ تا ۲۰ بار دمیدن در داخل این دهانگیر، لرزش پیوسته ای به قفسه سینه ارسال می شود که به فرکانس مژک شباهت دارد -اندامک می مانندی که به بیرون راندن گرد و خاک و مخاط از ریه ها کمک می کند. در انجام این کار، فلوت ریه، سیستم ترشح طبیعی ریه ها را تحریک کرده و همگام با آن به تنفسی آسان تر کمک می کند.

۳٫ جراحی مغز
شیوه کارکرد دستگاه «اکس آبلِت» که توسط شرکت بهداشت و درمان خصوصی «اینسایتک» ساخته شده است، عبارت است از استفاده از تصویرسازی تشدید مغناطیسی (MRI) همراه با هدایت سونوگرافی متمرکز برای انجام عمل جراحی غیر تهاجمی مغز. پزشکان با استفاده از ام آر آی تومور را مکان یابی می کنند. سپس اکس آبلِت کلاه مانند را برای تولید امواج صوتی با فرکانس بالا، که از میان جمجمه می گذرد استفاده می کنند. این امواج سایش های گرمازایی را تولید می کنند که تومور را به آرامی از بین می برد.
برای جلوگیری از هرگونه اعوجاج صوتی در جمجمه، این دستگاه به بیش از ۱۰۰۰ مبدل فراصوتی مجهز شده است که امواج صوتی را ارسال و دریافت می کند، و هر یک از اینها می تواند به صورت مجزا مورد تمرکز قرار گیرد. در این روش همچنین برای جلوگیری از گرم شدن جمجمه، آب سرد در اطراف آن جریان می یابد.

۴٫ تولید برق
برای تامین بیشتر انرژی مورد نیاز کشورهای در حال توسعه، تیمی تحت هدایت محققان دانشگاه ناتینگهام انگلستان، خوراک پز اسکور را ساختند. این خوراک پز که سوخت آن از چوب تامین می شود، گرما را به صوت و سپس صوت را به برق تبدیل می کند. خوراک پز اسکور مجهز به لوله ای است که گرمای اضافی پخت و پز را مهار می کند. هنگامی که این گرما تحت کنترل درمی آید، به موتور ترمو-آکوستیک خوراک پز منتقل می شود؛ با گرم شده هوای فشرده درون آن و ایجاد ارتعاش، امواج صوتی شدید تولید می شود. سپس یک دینام یا تناوبگر خطی، این امواج صوتی را به الکتریسیته تبدیل می کند. این خوراک پز هیچ قسمت متحرکی ندارد، و بنابراین، در جای خود ثابت خواهند ماند. خوراک پز اسکور همچنین سه ساعت پس از استفاده می تواند برق کافی برای روشنایی خانه در طول شب را فراهم کند.

۵٫ اندازه گیری دما
همه دماسنج ها به صورت یکسانی درست نشده اند. زیرا درجه حرارت بسیار بالا در مکان هایی مانند راکتورهای هسته ای می تواند موجب رانش، و در نتیجه، عدم دقت شود. دانشمندان در آزمایشگاه ملی فیزیک بریتانیا در حال جایگزینی دماسنج های صوتی به جای دماسنج های سنتی هستند. دماسنج صوتی یک لوله سرامیکی پر از گاز است که در یک سوی آن یک بلندگو و در سوی دیگر آن یک میکروفن قرار دارد. امواج صوتی از سمت بلندگو به سوی میکروفن حرکت می کند، و سپس مدت زمان این حرکت اندازه گیری می شود. هر چه هوا گرم تر باشد، صوت سریع تر حر می کند، و دانشمندان می توانند از این اطلاعات برای تعیین دمای گاز استفاده کنند.

۶٫ تمیز کردن شیشه جلو اتومبیل (بدون استفاده از برف پاک کن)
شرکت خودروسازی بریتانیایی مک لارن با به کارگیری امواج صوتی برای ایجاد یک میدان منحرف کننده آب، در حال برنامه ریزی برای استفاده از فنآوری مورد استفاده در جت های جنگنده، برای تمیز نگاه داشت شیشه جلو اتومبیل های خود است. در حالی که شیوه دقیق این فنآوری مخفی نگاه داشته شده است، ما پی برده ایم که در نوع ژنراتور فراصوتی ای که می تواند به صورتی مخفیانه در گوشه ای نصب شود، از لایه محافظتی و برف پاک کن چشم پوشی شده است. ارتعاش پایدار فرکانس بالای این فنآوری از چسبیدن آب و گرد و خاک به شیشه جلوگیری می کند.

۷٫ شناسایی بمب
داگلاس آدامز، استاد مهندسی در دانشگاه وندربیلت، می خواهد امواج صوتی را برای تشخیص و شناسایی از راه دور بمب های دست ساز استفاده کند. او در حال توسعه یک سیستم شناسایی صوتی از راه دور است که می تواند از طریق ارتعاشات، تفاوت میان انفجارهای ضعیف و شدید را تشخیص دهد. آدامز و تیم او قصد دارند هم از یک پرتو صوتی و هم یک لیزر نوسان سنج –که اساسا ابزاری است که می تواند ارتعاشات را از راه دور اندازه گیری کند- بر روی بمب های دست ساز و ثبت چگونگی ارتعاشات آنها استفاده کنند. ظرفی که چگالی کمتری داشته باشد، ارتعاشات بیشتری خواهد داشت. این سیستم به عنوان بخشی از یک سیستم بزرگتر توسعه می باید که تحت حمایت مالی دفتر تحقیقات نیروی دریایی قرار دارد.