Ультразвук – ударная сила для отпугивания грызунов. Часть 2

В электронной схеме ультразвукового отпугивателя грызунов последним компонентов, который и воспроизводит высокочастотные вибрации воздуха, со скоростью звука достигающие мышиных или крысиных ушей является пьезоэлектрический излучатель.
Как он работает ?

Некоторые вещества, под действием переменного поля могут деформироваться с той же частотой.

Это так называемый пьезоэлектрический эффект, характерный для титаната бария, кристаллов кварца (последние входят в состав кварцевых стабилизаторов для поддержания стабильности частоты генераторов), сегнетовой соли.
При подведении переменного напряжения к плоскостям кристалла, последний механически деформируется (сжимается и растягивается).
Соответственно возбуждаются аналогичные колебания близлежащих слоев воздуха, передающиеся дальше.

“Приемником” ультразвука как мы указали является слуховой аппарат грызунов.
Только там процесс обратный.

Когда ультразвуковые волны достигают уши мышей и крыс, они контактируют со специальными рецепторами, которые называются волосковыми клетками, и через них сигналы поступают в мозг.

Ультразвуковые вибрации посредством волосковых клеток приводят в колебание жидкость внутри ушной улитки, а далее электрические сигналы передаются по слуховому нерву в мозговой ствол, а после - в слуховую область коры больших полушарий мозга.

Делаем важный вывод и он касается не только высокочастотных приборов для изгнания грызунов ультразвуком, но и аналогичных по принципу действия аппаратов против бродячих собак, и городских птиц, оставляющих перья  и помет на балкона – голубей, ворон, для которых также разработаны специальные УЗ устройства.

Если животное глухое полностью, никакой ультразвук не сможет отпугнуть такую мышь.

Но такие врожденные случаи не такие частые и повреждения органов слуха обычно происходят в борьбе с себе подобными.

Теоретические основы ультразвукового отпугивания грызунов

Даже самое мощное устройство, изгоняющее крыс, мышей ультразвуком, будет малоэффективно, если не учитывать физические законы распространения упругих колебаний по воздуху.

УЗ волна, как и ее низкочастотный “дублер” – звук, состоит из чередующихся с частотой импульсов из пьезоэлектрического динамика, воздушных участков сжатия и растяжения.

Фактически тот же колебательный процесс, как груз на растянутой пружине, только за счет энергии источника питания, прибор формирует незатухающие ультразвуковые вибрации.

Длина волны рассчитывается по формуле: l = c/v.

Возьмем для ориентировочных расчетов среднюю частоту отпугивателя мышей: 25 КГц, хотя можно купить ультразвуковые аппараты с переменными частотами против привыкания грызунов.

Тогда при скорости ультразвука в воздухе 343 м/с, длина волны составит: 343м/с:25000 Гц=0.014 м.

Таким образом, пьезоэлектрический излучатель отправляет в пространство помещения, коротковолновые импульсы.

Отсюда следует, что размеры препятствий – стен, потолка, мебели в тысячи раз больше рассчитанной нами величины, а значит при столкновении фронт волны “разбивается” и не проходит дальше.

Сформулируем главный принцип при установке:

Для одной комнаты необходим один отпугиватель, поскольку ультразвук для изгнания грызунов через стены не проникает.

Как отражаются и поглощаются высокочастотные импульсы

УЗ волна в комнате, офисе, на складе,  производственном помещении и т.д. всегда взаимодействует с двумя средами:

• воздух, через который она проходит свободно, постепенно теряя энергию и именно от этого зависит максимальная площадь – основной показатель, приводимый в технических характеристиках;
• стены, пол, потолок, мебель, предметы интерьера, который являются как мы отметили непреодолимым препятствием.

Это определяется так называемым волновым сопротивлением, которое равно произведению плотности среды на скорость распространения ультразвука: Z = p*С.

Из формулы понятно, что плотность элементов конструкции строения на порядки больше, чем у воздуха.

Если уж быть точными до конца, то в зависимости от плотности среды, амплитуда и частоты сигнала, часть ультразвука может проникнуть внутрь. На этой основе основано действие аппаратов УЗИ и дефектоскопов для выявления трещин и полостей в металлах.

Делаем важный вывод – грызунов, спрятавшихся в стенах, ультразвуком не выгнать – устройство работает только на открытом пространстве помещения.

Но эта задача решается другим образом.

В продаже представлены комбинированные аппараты, снабженные низкочастотным электромагнитным излучателем, создающим вибрации воздуха на частоте 1-10 Гц.

Возьмем среднее значение 10 Гц и повторим приведенные выше расчеты: 343/10=34,3 м.

Эта длина волны соизмерима с размерами дома, квартиры и поскольку чем ниже частота, тем глубже проникновение ультразвука в твердые строительные элементы, то открываются возможности побеспокоить затаившихся грызунов в щелях и трещинах.

Приведем несколько рекомендаций.

1. Если в приборе только один ультразвуковой динамик, расположенный с одной из сторон, его следует направить на свободное место, обычно центр комнаты, или может район двери, где были замечены грызуны.
2. При наличии 2-3 пьезоэлектрических излучателей, устройство желательно располагать как раз наоборот подальше от стен, чтобы ни один из динамиков не глушился близостью к препятствиям. Не обязательно прибор класть на пол. Это может быть стол или тумбочка.
3. С аппаратами, которые позволяют плавно вручную менять частоты или снабжены ступенчатыми переключателями режимов, необходимо экспериментировать, подбирая такой диапазон ультразвука, чтобы мыши быстрее покинули помещение.