การประยุกต์ความรู้เรื่องเสียง

นอกจากเราจะใช้เสียงในการสื่อสารระหว่างมนุษย์ด้วยกันและกับสัตว์อื่น ๆ ยังมีการประยุกต์เอาเสียงไปใช้ในลักษณะต่างๆมากมาย เช่น

 

  1. เสียงด้านวิศวกรรมและอุตสาหกรรม

วิศวกรใช้คลื่นเหนือเสียงในการตรวจสอบรอยร้าวหรือรอยตำหนิในโลหะ แก้วหรือ เซรามิก โดยการส่งคลื่นเสียงที่มีความถี่ในช่วง 500 กิโลเฮิรตซ์ ถึง 15เมกะเฮิรตซ์ ผ่านเข้าไปในชิ้นงาน ที่ต้องการตรวจสอบ แล้ววิเคราะห์ลักษณะของคลื่นสะท้อน หรือวิเคราะห์ลักษณะคลื่นที่รบกวนในคลื่นที่ผ่านออกไป วิธีนี้นอกจากจะใช้ตรวจสอบชิ้นงานประเภทโลหะหล่อ หรือเซรามิกแล้ว ยังถูกนำไปใช้ตรวจสอบยางรถยนต์ที่ผลิตใหม่ด้วย  เครื่องมือวัดความหนาของแผ่นโลหะ หรือวัสดุที่มีความแข็งอื่นๆ สามารถทำได้โดย ใช้คลื่นเหนือเสียง แม้คลื่นจะไม่สามารถทะลุถึงอีกด้านหนึ่ง ของผิวหน้าแผ่นโลหะนั้นได้ก็ตาม เช่น การตรวจสอบความหนาของหม้อต้มน้ำความดันสูงสำหรับโรงงานอุตสาหกรรมเป็นต้น
คลื่นเหนือเสียงพลังงานสูงยังถูกนำไปใช้อย่างกว้างขวางในการทำความสะอาดผิวของเครื่องใช้ขนาดเล็ก เช่น ชิ้นส่วนในนาฬิกาข้อมือและแว่นตา เป็นต้น เพื่อให้อนุภาคสกปรกที่จับเกาะผิวสั่นด้วยพลังงานของคลื่นเหนือเสียง เพราะความถี่ธรรมชาติของอนุภาคสกปรกตรงกันกับความถี่ธรรมชาติคลื่นเหนือเสียง  คลื่นจึงทำให้อนุภาคสกปรกเหล่านั้นหลุดจากผิวโลหะไปลอยปะปนไปในของเหลวที่โลหะแช่อยู่

 

  1. ด้านการแพทย์

การใช้เสียงย่านความถี่อุลตราโซนิค(เกิน 20,000 Hz) ในการตรวจวินิจฉัยทางการแพทย์  โดยอาศัยหลักการส่งคลื่นเข้าไปกระทบกับอวัยวะภายใน แล้อาศัยคุณสมบัติการสะท้อนของเสียงออกมา แล้วไปแปลงสัณญาณด้วยความพิวเตอร์เป็นภาพให้เห็นได้ เช่น การตรวจหาเนื้องอกในร่างกาย , ตรวจลักษณะความสมบูรณ์และเพศของทารกในครรภ์การตรวจหัวใจด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง(Echocardiography)
เป็นการตรวจหัวใจโดยใช้เครื่องมือที่มี ประสิทธิภาพสูง ทำงานโดยอาศัยหลัก การส่งคลื่นเสียงความถี่สูงซึ่งส่งออก มาจาก ผลึกแร่ชนิดพิเศษ และเมื่อรับสัญญานคลื่นเสียงที่ส่งออกไป นำมาแปรสัณญาน เป็นภาพขึ้น จะทำให้สามารถเห็นการทำงาน ของหัวใจ ขณะกำลังบีบตัว และคลายตัว และโดยการใช้เทคโนโลยีอันทันสมัย ทำให้ เราสามารถเห็น การไหลเวียนของเลือดผ่านช่องหัวใจ ห้องต่างๆเป็นภาพสี และเห็นการทำงาน ปิด-เปิด ของลิ้นหัวใจทั้งสี่ลิ้นได้

 

  1. ด้านการประมงค์และสำรวจใต้น้ำ

ส่งคลื่นเสียง ลงไปใต้น้ำเพื่อการตรวจหาฝูงปลา และสิ่งแปลกปลอมกีดขวางภายใต้ทะเลลึกและการวัดความลึกของท้องทะเลโดยใช้หลักการของการสะท้อนเสียง ซึ่งเรียกกันว่า “ระบบโซนาร์”

หลักการทำงาน
คลื่นเสียงความถี่สูงจะถูกส่งผ่านออกจากหัวตรวจที่เราเรียกว่า transducer ส่งไปที่หัวใจ ทำให้เกิดคลื่นเสียงสะท้อนกลับ เรียกว่า echo และระยะเวลา ที่ใช้ในการเดินทางของคลื่นเสียงสะท้อนกลับ จะแปรเปลี่ยนตามระยะทางที่ใช้ซึ่งก็คือ ระยะห่างของโครงสร้าง ต่างๆใน หัวใจ นั่นเอง แล้วคอมพิวเตอร์ในเครื่องจะทำการประมวลผลแปลสัญญาณออกมาเป็นภาพ
ความถี่ที่ใช้ในการทำส่วนใหญ่จะอยู่ในช่วงประมาณ 2-10 MHz แต่ที่ใช้บ่อยที่สุดคือประมาณ 2.5-5MHz ซึ่งจะเห็นว่าเป็นย่านความถี่สูงกว่าความถี่เสียงที่คนเราได้ยินคือ 2-18KHz
การใช้ความถี่ต่างกัน จะมีผลต่อความละเอียดของภาพและความสามารถในการส่งผ่านทะลุเข้าไปในเนื้อเยื่อ กล่าวคือ คลื่นความถี่ที่สูงกว่าจะให้ความละเอียดของภาพได้มากกว่า แต่ความสามารถในการทะลุเข้าเนื้อเยื่อจะได้น้อยกว่า ยกตัวอย่างเช่น ถ้าใช้คลื่นความถี่ 5MHz จะสามารถเห็นรายละเอียดของภาพได้ถึง 2 มิลลิเมตร ขณะที่คลื่นความถี่ 3MHz จะเห็นรายละเอียด ของภาพ ได้ในระดับ 3มิลลิเมตร แต่ขณะเดียวกันถ้าผู้ป่วยที่มีลักษณะอ้วนหรือตัวใหญ่          คลื่นที่มีความถี่สูงซึ่งทะลุเข้าเนี้อเยื่อได้น้อยกว่าคลื่นความถี่ต่ำกว่าก็อาจจะไม่สามารถมองเห็นภาพบางส่วนที่อยู่ลึกๆได้

 

 

4. ด้านสถาปัตยกรรม    

   ดังที่กล่าวมาแล้วในเรื่องการสะท้อนของเสียงว่า เสียงสะท้อนจากผนัง พื้น เพดาน ทำให้เกิดเสียงก้อง ดังเช่นการร้องเพลงในห้องน้ำที่มีผนังและพื้นมีกระเบื้องปู จะมีเสียงก้องจึงเหมาะกับการร้องเพลง เพราะทำให้ผู้ร้องเกิดความรู้สึกว่าการร้องเพลงในห้องน้ำเพราะกว่าการร้องใน ห้องธรรมดา ดังนั้น ห้องสำหรับฟังเพลงหรือร้องเพลงต้องมีการให้เสียงก้องเกิดขึ้นมากกว่าห้อง ทั่วไป แต่ก็ต้องมีค่าพอเหมาะสมไม่มากเกินไปจนฟังเพลงไม่รู้เรื่อง หรือเกิดความรำคาญ การออกแบบอาคาร ห้องประชุม  ทั้งสถาปนิกและวิศวกรก็ต้องคำนวณล่วงหน้าว่าให้มีเสียงก้องมากหรือน้อยเพียง ใด โดยการใช้วัสดุเก็บเสียง เช่น พรม ม่าน แผ่นกระดาษเก็บเสียง ฯลฯ เพื่อช่วยทำให้เวลาที่เกิดเสียงก้องพอเหมาะก่อนที่เสียงก้องจะจางหายไป
   ปัจจุบันสถาปนิกมีปัญหาน้อยลง เพราะสามารถออกแบบให้ห้องมีเสียงก้องน้อยที่สุด เพื่อใช้ในการประชุม และเมื่อใดที่ต้องใช้ห้องเดิมในการแสดงดนตรีก็สามารถใช้เครื่องขยายเสียงที่ มีวงจรสำหรับสร้างเสียงก้องขึ้นมา ทำให้เสียงเพลง และเสียงดนตรีมีความไพเราะอย่างที่ควรจะเป็นคือมีเวลาก้องเสียงพอสมควร
5. ด้านธรณีวิทยา
   ในการสำรวจแหล่งแร่ด้วยการวิเคราะห์ชั้นหินต่างๆ นักธรณีวิทยาใช้วิธีการส่งคลื่นเสียงที่มีพลังงานสูงซึ่งได้จากการระเบิดของ ลูกระเบิดขนาดเล็กที่บริเวณผิวโลก คลื่นเสียงที่เกิดจากการระเบิดนี้จะทะลุผ่านชั้นต่างๆ ของเปลือกโลกลงไป เพราะเปลือกโลกประกอบด้วยชั้นหินที่มีลักษณะและความหนาแน่นแตกต่างกัน ทำให้คลื่นสะท้อนที่แต่ละชั้นของเปลือกโลกมีลักษณะแตกต่างกัน คลื่นเสียงสะท้อนนี้เมื่อกลับถึงผิวโลกจะเปลี่ยนเป็นสัญญาณไฟฟ้าเข้าสู่ อุปกรณ์เพื่อวิเคราะห์ต่อไป และผลที่ได้จะถูกนำมาเป็นข้อมูลหนึ่งของลักษณะชั้นหินต่างๆ ใต้ผิวโลก
——————————————————————————————————-
Bibliography:sukkhun, natthiyaphon (no date) การประยุกต์ความรู้เรื่องเสียง. Available at: http://doraemonjupjup.blogspot.com/2014/09/blog-post_84.html (Accessed: 4 November 2016).In-line Citation:(sukkhun, no date)

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *