الٹراساؤنڈ کیا ہے اور اسے صنعت میں کیسے استعمال کیا جاتا ہے؟

الٹراساؤنڈ کو لچکدار لہریں کہا جاتا ہے (لچکدار قوتوں کے عمل کی وجہ سے مائع، ٹھوس اور گیسی میڈیا میں پھیلنے والی لہریں)، جس کی فریکوئنسی انسانوں کے لیے قابل سماعت حد سے باہر ہوتی ہے - تقریباً 20 kHz اور اس سے زیادہ۔

ابتدائی طور پر، الٹراسونک اور قابل سماعت آوازوں کو صرف انسانی کان کے ادراک یا عدم ادراک کی بنیاد پر پہچانا جاتا تھا۔ مختلف لوگوں کی سماعت کی حد 7 سے 25 kHz تک مختلف ہوتی ہے، اور یہ ثابت کیا گیا ہے کہ ایک شخص ہڈیوں کی ترسیل کے طریقہ کار کے ذریعے 30 - 40 kHz کی فریکوئنسی کے ساتھ الٹراساؤنڈ کو محسوس کرتا ہے۔ لہذا، الٹراساؤنڈ فریکوئنسی کی نچلی حد کو روایتی طور پر قبول کیا جاتا ہے۔

الٹراساؤنڈ فریکوئنسی کی اوپری حد 1013 - 1014 ہرٹز تک پھیلی ہوئی ہے، یعنی تعدد تک جہاں طول موج ٹھوس اور مائعات میں بین سالماتی فاصلوں سے موازنہ ہو جاتی ہے۔ گیسوں میں، یہ حد نیچے واقع ہوتی ہے اور مالیکیول کے آزاد راستے سے متعین ہوتی ہے۔

الٹراسونک لہروں کے مفید افعال

اور اگرچہ جسمانی طور پر الٹراساؤنڈ کی نوعیت سمعی آواز جیسی ہوتی ہے، جو صرف مشروط طور پر مختلف ہوتی ہے (زیادہ تعدد)، یہ خاص طور پر زیادہ تعدد کی وجہ سے ہے کہ الٹراساؤنڈ متعدد مفید سمتوں میں لاگو ہوتا ہے۔

لہذا، جب کسی ٹھوس، مائع یا گیسی مادے میں الٹرا ساؤنڈ کی رفتار کی پیمائش کرتے ہیں، تو تیز رفتار عمل کا مشاہدہ کرتے وقت، مخصوص حرارت (گیس) کا تعین کرتے وقت، ٹھوس کے لچکدار کنسٹنٹس کی پیمائش کرتے وقت بہت معمولی غلطیاں پائی جاتی ہیں۔

کم طول و عرض میں اعلی تعدد توانائی کے بہاؤ کی بڑھتی ہوئی کثافت کو حاصل کرنا ممکن بناتی ہے، کیونکہ لچکدار لہر کی توانائی اس کی فریکوئنسی کے مربع کے متناسب ہوتی ہے۔ اس کے علاوہ، الٹراسونک لہریں، جو صحیح طریقے سے استعمال ہوتی ہیں، بہت سے خاص صوتی اثرات اور مظاہر پیدا کر سکتی ہیں۔

ان میں سے ایک غیر معمولی مظاہر صوتی کیویٹیشن ہے، جو اس وقت ہوتا ہے جب ایک طاقتور الٹراساؤنڈ لہر کو مائع کی طرف لے جاتا ہے۔ ایک مائع میں، الٹراسونک عمل کے علاقے میں، بخارات یا گیس کے چھوٹے بلبلے (سب مائکروسکوپک سائز) قطر میں ایک ملی میٹر کے حصوں تک بڑھنے لگتے ہیں، لہر کی فریکوئنسی کے ساتھ دھڑکتے اور مثبت دباؤ کے مرحلے میں گر جاتے ہیں۔

گرنے والا بلبلہ مقامی طور پر ایک ہائی پریشر پلس پیدا کرتا ہے جس کی پیمائش ہزاروں فضاؤں میں ہوتی ہے، جو کروی شاک لہروں کا ذریعہ بنتی ہے۔ اس طرح کے دھڑکتے بلبلوں کے قریب پیدا ہونے والے صوتی مائیکرو فلو ایملشن کی تیاری، حصوں کی صفائی وغیرہ کے لیے کارآمد رہے ہیں۔

الٹراساؤنڈ پر توجہ مرکوز کرنے سے، صوتی امیجز صوتی ہولوگرافی اور ساؤنڈ ویژن سسٹمز میں حاصل کیے جاتے ہیں، اور صوتی توانائی کو متعین اور کنٹرول شدہ ڈائریکٹیویٹی خصوصیات کے ساتھ ایک سمتاتی شہتیر بنانے کے لیے مرکوز کیا جاتا ہے۔

الٹراسونک لہر کو روشنی کے لیے اضطراب گریٹنگ کے طور پر استعمال کرتے ہوئے، مختلف مقاصد کے لیے روشنی کے اضطراری اشاریوں کو تبدیل کرنا ممکن ہے، کیونکہ الٹراسونک لہر میں کثافت، جیسے لچکدار لہر میں، عام طور پر وقتاً فوقتاً تبدیل ہوتی رہتی ہے۔

آخر میں، الٹراساؤنڈ کے پھیلاؤ کی رفتار سے متعلق خصوصیات۔ غیر نامیاتی میڈیا میں، الٹراساؤنڈ اس رفتار سے پھیلتا ہے جس کا انحصار میڈیم کی لچک اور کثافت پر ہوتا ہے۔

جہاں تک نامیاتی میڈیا کا تعلق ہے، یہاں رفتار حدود اور ان کی نوعیت سے متاثر ہوتی ہے، یعنی مرحلے کی رفتار فریکوئنسی (منتشر) پر منحصر ہوتی ہے۔ الٹراساؤنڈ منبع سے لہر کے سامنے کے فاصلے کے ساتھ زوال پذیر ہوتا ہے - سامنے کا رخ موڑتا ہے، الٹراساؤنڈ بکھرا ہوا، جذب ہو جاتا ہے۔

درمیانے درجے کی اندرونی رگڑ (قینچی واسکاسیٹی) الٹراساؤنڈ کے کلاسیکی جذب کی طرف لے جاتی ہے، مزید یہ کہ الٹراساؤنڈ کے لیے نرمی جذب کلاسیکی سے بہتر ہے۔ گیس میں، الٹراساؤنڈ زیادہ مضبوطی سے کمزور ہوتا ہے، ٹھوس اور مائعات میں، یہ بہت کمزور ہوتا ہے۔ پانی میں، مثال کے طور پر، یہ ہوا کے مقابلے میں 1000 گنا آہستہ ٹوٹ جاتا ہے۔ اس طرح، الٹراساؤنڈ کی صنعتی ایپلی کیشنز تقریباً مکمل طور پر ٹھوس اور مائعات سے متعلق ہیں۔

الٹراساؤنڈ کا استعمال

الٹراساؤنڈ کا استعمال درج ذیل سمتوں میں ترقی کر رہا ہے:

• الٹراساؤنڈ ٹیکنالوجی، جو W/cm2 کی اکائیوں سے لے کر سینکڑوں ہزار W/cm2 کی شدت کے ساتھ الٹراساؤنڈ کے ذریعے کسی مخصوص مادہ پر اور فزیکو-کیمیائی عمل کے دوران ناقابل واپسی اثرات پیدا کرنے کی اجازت دیتی ہے۔
• الٹراسونک کنٹرول اس میڈیم کی حالت پر الٹراساؤنڈ کے جذب اور رفتار کے انحصار پر مبنی ہے جس کے ذریعے یہ پھیلتا ہے۔
• الٹراسونک لوکیشن کے طریقے، سگنل میں تاخیر کی لکیریں، طبی تشخیص وغیرہ، اعلی تعدد کی الٹراسونک وائبریشنز کی رییکٹلینیئر بیم (شعاعوں) میں پھیلنے کی صلاحیت کی بنیاد پر، جیومیٹرک صوتی کے قوانین کی پیروی کرتے ہیں اور اسی وقت نسبتاً کم رفتار سے پھیلتے ہیں۔

الٹراساؤنڈ کسی مادے کی ساخت اور خواص کے مطالعہ میں ایک خاص کردار ادا کرتا ہے، کیونکہ ان کی مدد سے مادی ماحول کی متنوع خصوصیات کا تعین کرنا نسبتاً آسان ہے، جیسے لچکدار اور ویزکوئلاسٹک مستقل، تھرموڈینامک خصوصیات، فرمی سطحوں کی شکلیں، سندچیوتی، کرسٹل جالی کی خرابیاں، وغیرہ۔ الٹراساؤنڈ کے مطالعہ کی متعلقہ شاخ کو مالیکیولر اکوسٹکس کہا جاتا ہے۔

ایکولوکیشن اور سونار میں الٹراساؤنڈ (خوراک، دفاع، کان کنی)

سونار کا پہلا پروٹو ٹائپ 1912 میں روسی انجینئر شیلووسکی نے فرانسیسی ماہر طبیعیات لینگیوین کے ساتھ مل کر برف کے بلاکس اور برف کے تودے کے ساتھ جہاز کے تصادم کو روکنے کے لیے بنایا تھا۔

آلہ آواز کی لہر کی عکاسی اور استقبال کے اصول کا استعمال کرتا ہے۔ سگنل کا مقصد ایک خاص نقطہ پر تھا، اور رسپانس سگنل (ایکو) کی تاخیر سے، آواز کی رفتار کو جانتے ہوئے، آواز کی عکاسی کرنے والی رکاوٹ کے فاصلے کا اندازہ لگانا ممکن تھا۔

Shilovsky اور Langevin نے hydroacoustics کا گہرائی سے مطالعہ شروع کیا اور جلد ہی ایک ایسا آلہ تیار کیا جو بحیرہ روم میں دشمن کی آبدوزوں کو 2 کلومیٹر کے فاصلے پر تلاش کرنے کی صلاحیت رکھتا ہے۔ تمام جدید سونار، بشمول فوجی، اس آلے کی اولاد ہیں۔

نیچے کی ریلیف کا مطالعہ کرنے کے لیے جدید ایکو ساؤنڈرز چار بلاکس پر مشتمل ہیں: ایک ٹرانسمیٹر، ایک ریسیور، ایک ٹرانسڈیوسر اور ایک اسکرین۔ٹرانسمیٹر کا کام الٹراسونک دالیں (50 kHz، 192 kHz یا 200 kHz) پانی کی گہرائی میں بھیجنا ہے، جو پانی میں 1.5 کلومیٹر فی سیکنڈ کی رفتار سے پھیلتی ہیں، جہاں وہ مچھلی، پتھر، دیگر اشیاء سے منعکس ہوتی ہیں۔ اور نیچے، اس ایکو کے ریسیور تک پہنچنے کے بعد، ایک کنورٹر پر کارروائی کی جاتی ہے اور نتیجہ بصری ادراک کے لیے آسان شکل میں ڈسپلے پر دکھایا جاتا ہے۔

الیکٹرانک اور برقی صنعت میں الٹراساؤنڈ

جدید طبیعیات کے بہت سے شعبے الٹراساؤنڈ کے بغیر نہیں کر سکتے۔ ٹھوس اور سیمی کنڈکٹرز کی طبیعیات، نیز ایکوسٹو الیکٹرانکس، بہت سے طریقوں سے الٹراسونک تحقیقی طریقوں سے گہرے تعلق رکھتی ہیں - 20 kHz اور اس سے زیادہ کی فریکوئنسی پر اثرات کے ساتھ۔ یہاں ایک خاص جگہ acoustoelectronics کا قبضہ ہے، جہاں الٹراسونک لہریں ٹھوس جسموں کے اندر برقی میدانوں اور الیکٹرانوں کے ساتھ تعامل کرتی ہیں۔

معلومات کی پروسیسنگ اور ترسیل کے لیے جدید الیکٹرانک سسٹمز میں فریکوئنسی کو مستحکم کرنے کے لیے والیومیٹرک الٹراسونک لہروں کو تاخیری لائنوں اور کوارٹز ریزونیٹرز میں استعمال کیا جاتا ہے۔ سطحی صوتی لہریں ٹیلی ویژن کے بینڈ پاس فلٹرز، فریکوئنسی سنتھیسائزرز، صوتی لہروں کی ترسیل کے لیے آلات میں ایک خاص مقام رکھتی ہیں۔ میموری اور امیج ریڈنگ ڈیوائسز میں۔ آخر میں، ارتباط کرنے والے اور کنولورز اپنے آپریشن میں ٹرانسورس اکوسٹو الیکٹرک اثر کا استعمال کرتے ہیں۔

ریڈیو الیکٹرانکس اور الٹراساؤنڈ

الٹراسونک تاخیر کی لکیریں ایک برقی سگنل کو دوسرے کی نسبت تاخیر کرنے کے لیے مفید ہیں۔الیکٹریکل پلس الٹراسونک فریکوئنسی کے ساتھ ایک نبض مکینیکل کمپن میں تبدیل ہوتی ہے، جو برقی مقناطیسی نبض سے کئی گنا زیادہ آہستہ پھیلتی ہے۔ مکینیکل کمپن پھر برقی پلس میں تبدیل ہو جاتی ہے اور ایک سگنل تیار ہوتا ہے جو اصل ان پٹ کے مقابلے میں تاخیر کا شکار ہوتا ہے۔

اس طرح کی تبدیلی کے لیے، پیزو الیکٹرک یا میگنیٹوسٹریکٹیو ٹرانسڈیوسرز عام طور پر استعمال کیے جاتے ہیں، یہی وجہ ہے کہ تاخیر کی لکیروں کو پیزو الیکٹرک یا میگنیٹوسٹریکٹیو بھی کہا جاتا ہے۔

پیزو الیکٹرک تاخیری لائن میں، دھات کی چھڑی سے سختی سے جڑی ہوئی کوارٹج پلیٹ (پیزو الیکٹرک ٹرانسڈیوسر) پر ایک برقی سگنل لگایا جاتا ہے۔

دوسرا پیزو الیکٹرک ٹرانسڈیوسر چھڑی کے دوسرے سرے سے جڑا ہوا ہے۔ ان پٹ ٹرانسڈیوسر سگنل وصول کرتا ہے، مکینیکل کمپن پیدا کرتا ہے جو چھڑی کے ساتھ ساتھ پھیلتا ہے، اور جب کمپن چھڑی کے ذریعے دوسرے ٹرانسڈیوسر تک پہنچتی ہے، تو ایک برقی سگنل دوبارہ پیدا ہوتا ہے۔

چھڑی کے ساتھ ساتھ کمپن کے پھیلاؤ کی رفتار برقی سگنل کی نسبت بہت کم ہے، اس لیے چھڑی سے گزرنے والے سگنل میں الیکٹرومیگنیٹک اور الٹراسونک وائبریشنز کی رفتار میں فرق سے متعلق رقم کی وجہ سے ان پٹ کی نسبت تاخیر ہوتی ہے۔

مقناطیسی تاخیری لائن میں ان پٹ ٹرانسڈیوسر، میگنےٹ، ساؤنڈ وائر، آؤٹ پٹ ٹرانسڈیوسر اور جاذب شامل ہوں گے۔ ان پٹ سگنل کو پہلی کنڈلی پر لاگو کیا جاتا ہے، الٹراسونک فریکوئنسی oscillations - مکینیکل oscillations - magnetostrictive مواد سے بنی چھڑی کے صوتی موصل میں شروع ہوتا ہے - مقناطیس یہاں تبدیلی کے زون میں مستقل مقناطیسیت اور ابتدائی مقناطیسی انڈکشن پیدا کرتا ہے۔

چھڑی میں، کمپن 5000 m/s کی رفتار سے پھیلتی ہے، مثال کے طور پر، 40 سینٹی میٹر کی چھڑی کی لمبائی کے لیے، تاخیر 80 μs ہوگی۔ چھڑی کے دونوں سروں پر اٹینیو ایٹرز غیر مطلوبہ سگنل کی عکاسی کو روکتے ہیں۔ مقناطیسی رکاوٹ دوسری وائنڈنگ (آؤٹ پٹ کنورٹر) EMF میں شامل کرنے میں تبدیلی کا سبب بنے گی۔

مینوفیکچرنگ انڈسٹری میں الٹراساؤنڈ (کاٹنا اور ویلڈنگ)

الٹراساؤنڈ سورس اور ورک پیس کے درمیان ایک کھرچنے والا مواد (کوارٹج ریت، ہیرا، پتھر وغیرہ) رکھا جاتا ہے۔ الٹراساؤنڈ کھرچنے والے ذرات پر کام کرتا ہے، جو الٹراساؤنڈ کی فریکوئنسی کے ساتھ اس حصے کو مارتا ہے۔ کھرچنے والے دانوں سے بڑی تعداد میں چھوٹے ضربوں کے زیر اثر ورک پیس کا مواد تباہ ہوجاتا ہے - اس طرح پروسیسنگ کی جاتی ہے۔

کٹنگ کو فیڈ موشن کے ساتھ شامل کیا جاتا ہے، جب کہ طولانی کٹنگ دوغلے اہم ہیں۔ الٹراسونک علاج کی درستگی کھرچنے والے دانوں کے سائز پر منحصر ہے اور 1 مائکرون تک پہنچ جاتی ہے۔ اس طرح، پیچیدہ کٹ بنائے جاتے ہیں، جو دھاتی حصوں کی پیداوار، پیسنے، کندہ کاری اور ڈرلنگ میں ضروری ہیں.

اگر مختلف دھاتوں (یا پولیمر بھی) کو ویلڈ کرنا یا پتلی پلیٹ کے ساتھ موٹے حصے کو جوڑنا ضروری ہو تو، الٹراساؤنڈ دوبارہ بچاؤ کے لیے آتا ہے۔ یہ نام نہاد ہے سرد الٹراسونک ویلڈنگ… ویلڈنگ زون میں الٹراساؤنڈ کے زیر اثر، دھات بہت پلاسٹک بن جاتی ہے، کسی بھی زاویے پر جوائن ہونے کے دوران پرزے بہت آسانی سے گھوم سکتے ہیں۔ اور یہ الٹراساؤنڈ کو بند کرنے کے قابل ہے - حصے فوری طور پر جڑ جائیں گے، پکڑیں ​​گے.

یہ خاص طور پر قابل ذکر ہے کہ ویلڈنگ پرزوں کے پگھلنے کے مقام سے نیچے کے درجہ حرارت پر کی جاتی ہے، اور ان کا تعلق درحقیقت ٹھوس حالت میں ہوتا ہے۔لیکن اسٹیل، ٹائٹینیم اور یہاں تک کہ مولیبڈینم کو بھی اس طریقے سے ویلڈنگ کیا جاتا ہے۔ پتلی چادریں ویلڈ کرنے میں سب سے آسان ہیں۔ ویلڈنگ کا یہ طریقہ پرزوں کی سطح کی خاص تیاری کا مطلب نہیں ہے، یہ دھاتوں اور پولیمر پر بھی لاگو ہوتا ہے۔

الٹراسونک ٹیسٹنگ کا استعمال ویلڈنگ کے دوران دھات میں فلیٹ قسم کے نقائص کا پتہ لگانے کے لیے کیا جاتا ہے (دراریں، دخول کی کمی، آسنجن کی کمی)۔ یہ طریقہ باریک اناج کے فولاد کے لیے بہت موثر ہے۔

دھات کاری میں الٹراساؤنڈ (الٹراسونک نقص کا پتہ لگانا)

نقائص کا الٹراسونک پتہ لگانا — لچکدار، بنیادی طور پر الٹراسونک کمپن کے پھیلاؤ کے حالات کو تبدیل کرنے پر مبنی نقائص کا پتہ لگانا۔

الٹراسونک خامی کا پتہ لگانا دھاتی حصوں کے غیر تباہ کن کوالٹی کنٹرول کے لیے سب سے مؤثر طریقوں میں سے ایک ہے۔

ایک یکساں میڈیم میں، الٹراساؤنڈ تیزی سے کشندگی کے بغیر ایک سمت میں پھیلتا ہے، اور انعکاس میڈیم کی حد میں اس کی خصوصیت ہے۔ لہٰذا دھات کے پرزوں کو ان کے اندر موجود خالی جگہوں اور دراڑوں کے لیے چیک کیا جاتا ہے (ہوا سے دھاتی انٹرفیس) اور دھات کی بڑھتی ہوئی تھکاوٹ کا پتہ چلا۔

الٹراساؤنڈ 10 میٹر کی گہرائی میں کسی حصے میں گھس سکتا ہے، اور پائے جانے والے نقائص کا سائز 5 ملی میٹر ہے۔ یہ ہیں: سایہ، نبض، گونج، ساختی تجزیہ، تصور، - الٹراسونک نقص کا پتہ لگانے کے پانچ طریقے۔

سب سے آسان طریقہ الٹراسونک شیڈو ڈیفیکٹ کا پتہ لگانا ہے، یہ طریقہ الٹراسونک لہر کی کشندگی پر مبنی ہے جب کسی حصے سے گزرتے وقت اس میں خرابی آتی ہے، کیونکہ اس خرابی سے الٹراسونک شیڈو بنتا ہے۔دو کنورٹرز کام کرتے ہیں: پہلا لہر خارج کرتا ہے، دوسرا اسے وصول کرتا ہے۔

یہ طریقہ غیر حساس ہے، خرابی کا پتہ صرف اسی صورت میں پایا جاتا ہے جب اس کے اثر و رسوخ سے سگنل کو کم از کم 15 فیصد تبدیل کیا جائے، اس کے علاوہ اس گہرائی کا تعین کرنا بھی ناممکن ہے جہاں عیب اس حصے میں ہے۔ زیادہ درست نتائج نبض الٹراساؤنڈ طریقہ سے حاصل کیے جاتے ہیں، یہ گہرائی کو بھی ظاہر کرتا ہے۔

اخراج اور وصول کرنے کے لیے لچکدار کمپن استعمال کیے جاتے ہیں۔ پیزو الیکٹرک ٹرانس ڈوسرز، اور آواز اور کم الٹراسونک تعدد کی حد میں - magnetostrictive transducers.

لچکدار کمپن کو ٹرانس ڈوسر سے کنٹرول شدہ پروڈکٹ میں منتقل کرنے کے لیے درج ذیل طریقے استعمال کیے جاتے ہیں اور اس کے برعکس:

• رابطے کے بغیر
• خشک رابطہ (بنیادی طور پر کم تعدد کے لئے)؛
• چکنا کرنے والے سے رابطہ کریں (ٹیسٹ سے پہلے، تیل یا پانی کی ایک تہہ جس کی موٹائی لچکدار طول موج سے بہت چھوٹی ہو، مصنوع کی صاف طور پر پروسیس شدہ سطح پر لگائی جاتی ہے)؛
• جیٹ رابطہ (پیزو الیکٹرک عنصر اور مصنوع کی سطح کے درمیان ایک چھوٹے سے خلا میں بہنے والے مائع کی ندی کے ذریعے)
• وسرجن (کنٹرول شدہ مصنوعات کو غسل میں ڈبو دیا جاتا ہے اور مائع کی ایک تہہ کے ذریعے رابطہ کیا جاتا ہے، جس کی موٹائی مصنوعات کی موٹائی کا کم از کم 1/4 ہونی چاہیے)۔

وسرجن، انکجیٹ اور غیر رابطہ کے طریقوں کا فائدہ سرچ ہیڈز پر پہننے کی کمی اور اسکیننگ کی تیز رفتار استعمال کرنے کے امکان کے ساتھ ساتھ مینجمنٹ کے آٹومیشن کا امکان ہے۔

بھی دیکھو:

دھاتوں کی الٹراسونک کٹنگ

حصوں کی الٹراسونک صفائی کے لیے تنصیبات

آٹومیشن سسٹمز کے لیے الٹراسونک سینسر

مادوں کی ساخت اور خصوصیات کا تعین کرنے کے لیے سینسر اور پیمائش کرنے والے آلات