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Ultraschall

Seine Anwendung in der Technik und Wissenschaft

Auf dieser Seite versuche ich die bekannten Anwendungen der Ultraschalltechnik in der Wissenschaft und Technik in Stichworten zusammenzustellen. Es gibt nur wenige (wenn überhaupt) solche Listen, die mit dem Anspruch hergestellt wurden, möglichst vollständig zu sein. Das werde ich hiermit versuchen. Für Hinweise auf Anwendungen, die ich vergessen habe werde ich dankbar sein - W.Bicz@optel.pl.


1. Anwendungen in der Medizin

a) Für Visualisierung und Messzwecke:

i. Ultrasonographie - Geräte und Verfahren, die das Ziel haben, die Strukturen des Körpers zu visualisieren und zu vermessen. Die Geräte basieren heute meistens auf der Idee der synthetischen Apertur beim Senden und Empfangen. 
ii. Dopplergeräte, die Blutdurchfluss messen und visualisieren können. Es gibt auch eine Kombination von Ultrasonographen und Dopplergeräten.
iii. Ultraschallmikroskope zur Untersuchung von Zellen und feinen Strukturen.
iv. Spezielle Geräte für konkrete Messaufgaben, wie z.B. Augenvermessung;
v. Ultraschallholographie;
vi. Gewebeuntersuchung
vii. Ultraschalltomographie;
viii. Akustische Thermographie.

b) Leistungsschallanwendungen:

i. Nierensteinzertrümmerung;
ii. Therapie mit Ultraschallwellen;
iii. Wundheilung;
iv. Erregung des Wachstums von Gewebe (z.B. Zähnen);
v. Lokalisierte Stimulierung des Gehirns;
vi. Chirurgische Ultraschallmesser.
vii. Fettabsaugung und Zerstörung.
vii. Ultraschallbäder für Reinigungszwecke.

2. Kosmetische Anwendungen

a) Sonophorese: Einschleusung von Wirkstoffen ins Gewebe mittels Ultraschall.
b) Zerstäubung von Flüssigkeiten;
c) Ultraschallmassage;
d) Zahnsteinentfernung

3. Andere biologischen Anwendungen.

a) Desinfektion mit Ultraschall;
b) Beeinflussung von biologischen Vorgängen;
c) Abhören von Ultraschallemissionen der Tiere;
d) Beeinflussung des tierischen Verhaltens durch Ultraschallemissionen.
e) Ultraschallverfahren für die Visualisierung der internen Struktur von landwirtschaftlichen Erzeugnissen.

4. Zerstörungsfreie Prüfung mit Ultraschall

a) Fehlersuche

i. Puls-Echo Methode
ii. Resonanztechnik;
iii. Sog. TOFD Technik (Schattenbeobachtung)
iv. Phase Array Technik (ähnlich der Technik, die in der Ultrasonographie vorherrscht). 
v. Akustische Emission
vi. Ultraschallangeregte Thermographie
vii. Ultraschallholographie.
viii. Ultraschalltomographie.

b) Messung von Materialdicken:

i. Schichtdickenmessung bei lackierten Oberflächen, beschichteten Folien, usw.
ii. Suche nach Korrosionsschäden;

c) Vermessung der Geometrie der Gegenstände (zum Beispiel bei Rohrprüfung).
d) Untersuchung der Qualität der Verbindungen (bei Punktschweißnähten, Klebeverbindungen, Delaminationsfehler bei Kompositmaterialien)
e) Untersuchung der Qualität des Materials (mechanische Eigenschaften, Homogenität)
f) Untersuchung von mechanischen Spannungen.
g) Messung der Härtetiefe und Unterschiede der mechanischen Eigenschaften innerhalb des Materials.
h) Lecksuche.

5. Messtechnische Anwendungen

a) Messung der Schallgeschwindigkeit, Schalldämpfung und der Frequenzabhängigkeit von beiden Parametern, mit dem Ziel, Materialeigenschaften zu bestimmen, wie zum Beispiel:

i. Konzentration von Bestandteilen von Lösungen und Mischungen;
ii. Mechanische Eigenschaften von Festkörpern;
iii. Struktur von Kompositmaterialien.
iv. Phasenübergänge festzustellen.

b) Temperaturmessung mit Hilfe der Schallgeschwindigkeitmessung;
c) Bestimmung der Korn-, Partikel und Blasengröße durch Messung der Ultraschallstreuung und Dämpfung;
d) Viskositätsmessung;
e) Durchflussmessung;
f) Niveau- und Distanzmessung.
g) Monitoring von Konstruktionselementen.
h) Ultraschallmikroskopie.
i) Akustoelastische Verfahren.
j) Ultraschallholographie für Oberflächengeometriemessung;
k) Vibrationsmessung mit Ultraschall

6. Anwendung in der Chemie und Verfahrenstechnik

a) Leistungsschall:

i. Sonochemie - Beeinflussung von chemischen Reaktionen;
ii. Homogenisieren und Mischen;
iii. Cracken von großen Partikeln (z.B. Alkanen);
iv. Partikelzerkleinerung;
v. Zerstäubung;
vi. Ultraschallkristallisation;
vii. Entgasen von Flüssigkeiten;
viii. Erzeugung von Kavitation;
ix. Emulgierung;
x. Diffusionsbeschleunigung;
xi. Ultraschallreinigung;
xii. Beschleunigung von enzymatischen Reaktionen (z.B. künstliche Alterung von Wein).
xiii. Wasseraufbereitung;
xiv. Sedimentationsbeschleunigung;
xv. Ultraschallunterstütztes Trocknen;
xvi. Ultraschallunterstützte Kühlverfahren;

b) Messverfahren:

i. Beobachtung des Verlaufs von chemischen Reaktionen;

7. Meeresforschung und Technik:

a) Sonargeräte;
b) Kommunikation mit Ultraschall;

8. Meteorologie, atmosphärische Phänomene:

a) Windgeschwindigkeits- und Richtungsmessung;
b) Lufttemperaturmessung mit Ultraschall.
c) Nebelkoagulation (in der Nähe von Flughäfen und Flugzeugträgern);
d) Sedimentation von Aerosolen.

9. Werkzeug- und Maschinentechnik:

a) Bearbeitungsverfahren:

i. Ultraschallbohren, Fräsen und Senkerodieren;
ii. Schneiden mit Ultraschall;
iii. Ultraschallschweißen und Löten;
iv. Ultraschallunterstützte spanabhebende Verfahren (z.B.: Drehen und Bohren)
v. Pressen (Tablettieren)

b) Kontrolltechniken:

i. Abstandschalter;
ii. Abstandsmessung;

c) Verfahrenstechniken

i. Ultraschalllevitation;
ii. Pulverisierung;
iii. Ultraschallreinigungsbäder;
iv. Siebreinigung;
v. Ultraschallpumpen.

10. Thermoakustik:

a) Akustische Kühlschränke;
b) Wärme- und Energieerzeugung mit Ultraschall.
c) Thermoakustische Schallerzeuger und Empfänger

11. Ultraschall in der Elektronik und Computertechnik:

a) Akustische Filter;
b) Akustische Prozessoren;
c) Ultraschallverzögerungsleitungen;
d) Kurzzeitspeicher (historische Anwendung);
e) Kommunikation mit Ultraschall;
f) Piezotransformatoren;
g) Ultraschallmikroskopie für Chipuntersuchung;
h) Ultraschalldigitizer (2D und 3D Scanner)

12. Ultraschall in der Mechatronik:

a) Ultraschallmotoren und Aktuatoren;
b) Positionsbestimmung mit Ultraschallortung;

13. Akustooptische Verfahren:

a) Laserstrahlmodulatoren;
b) Ablenkmodule für Laserstrahlen;
c) Photoakustische Spektroskopie;

14. Biometrik und Sicherheitstechnik:

a) Fingererkennung mit Ultraschallverfahren;
b) Ultraschallsensoren für Alarmanlagen;
c) Glasbruchsensoren.

15. Besondere wissenschaftliche Verfahren und Experimente:

a) Sonolumineszenz;
b) Single-Bubble-Sonolumineszenz;
c) Ultraschallfontänen;
d) Phononenforschung;

16. Ultraschall in der Automobiltechnik:

a) Parkhilfen;
b) Alarmanlagen
c) Fühler für die Messung der Sitzbesetzung;
d) Ölqualitätsmessung;
e) Niveaumessung von Benzin und anderen Flüssigkeiten;
f) Geschwindigkeitsmessung;
g) Akustische Emission für Überprüfung der Maschinenzustände.

17. Ultraschall am Bau

a) Betonprüfung;
b) Betonverbesserung;
c) Abstandsmessung;
d) Fliesenentfernung;

18. Ultraschall im Haushalt:

a) Ultraschallreinigungsbäder;
b) Ultraschallbefeuchter;
c) Ultraschallwaschmaschinen

19. Andere Anwendungen von Ultraschall:

a) Ultraschalllautsprecher;
b) Akustische Sicherheitsmerkmale;
c) Fotoakustische Kodierung;
d) Echtheitsprüfung von Dokumenten;
e) Akustische Informationsspeicherung;
f) Akustisch lesbare Kodierung;

20. Anwendungen in militärischem Bereich:

a) Luftultraschall mit sehr hohen Energie als Waffe;
b) Ortung von Schiffen und Unterseebooten;

Letzte Aktualisierung: 22.09.2007