Birinchi ultratovush hushtagini 1883-yilda ingliz olimi Frensis Galton yasagan.

Ultratovush bu qurilmada havo oqimi pichoqning o‘tkir qirrasiga urilganda hosil bo‘ladigan baland tovushga o‘xshash tarzda yuzaga keladi. Galton hushtagida bunday qirra vazifasini kichik silindrsimon rezonans bo‘shlig‘idagi «lab» bajaradi. Yuqori bosim ostida ichi bo‘sh silindrdan o‘tkazilgan gaz shu «lab»ga uriladi va tebranishlar hosil qiladi. Ularning chastotasi (taxminan 170 kGs) soplo va labning o‘lchamlariga bog‘liq. Galton hushtagining quvvati kichik. U asosan it va mushuklarni o‘rgatishda buyruq berish uchun ishlatiladi.

Ultratovush hushtaklarining aksariyatini suyuq muhitda ishlashga moslashtirish mumkin. Elektr ultratovush manbalariga qaraganda suyuqlikda ishlaydigan ultratovush hushtaklarining quvvati kichik, ammo ayrim hollarda, masalan, ultratovush yordamida gomogenlashda, ular muhim afzallikka ega. Ultratovush to‘lqinlari bevosita suyuq muhitda hosil bo‘lgani sababli, bir muhitdan boshqasiga o‘tishda to‘lqin energiyasi yo‘qolmaydi. Ehtimol, bunday hushtaklarning eng muvaffaqiyatli konstruksiyasi XX asrning 50-yillari boshida ingliz olimlari Kottel va Gudmen yaratgan qurilmadir. Unda yuqori bosimli suyuqlik oqimi ellipssimon soplodan chiqib, po‘lat plastinkaga yo‘naltiriladi.

Ushbu konstruksiyaning turli o‘zgartirilgan shakllari bir jinsli muhitlar hosil qilishda ancha keng tarqalgan. Tuzilishi sodda va chidamli bo‘lgani (faqat tebranuvchi plastinka yemiriladi) sababli bunday tizimlar uzoq xizmat qiladi hamda arzon turadi.

Sirena — elastik tebranishlarning, jumladan, ultratovushning mexanik manbaidir. Ularning chastota diapazoni 100 kGs gacha yetishi mumkin, biroq 600 kGs gacha chastotada ishlaydigan sirenalar ham ma’lum. Sirenalarning quvvati bir necha o‘n kVt.

Havo oqimida ishlaydigan dinamik sirenalar signal berish va texnologik maqsadlarda (koagulyatsiya jarayonida mayda dispersli aerozollarni (jumladan, tumanlarni cho‘ktirish), ko‘pikni parchalash, modda va issiqlik almashinuvi jarayonlarini tezlashtirish va hokazo) qo‘llanadi.

Barcha aylanuvchi sirenalar ustki qismi ko‘plab teshiklari bo‘lgan disk (stator) bilan yopilgan kameradan iborat. Kamera ichida aylanadigan disk — rotorda ham shuncha teshik mavjud. Rotor aylanganda undagi teshiklar vaqti-vaqti bilan statordagi teshiklarga ro‘para keladi. Kameraga uzluksiz siqilgan havo yuboriladi; rotor va statordagi teshiklar bir-biriga to‘g‘ri kelgan qisqa lahzalarda havo kameradan otilib chiqadi.

Sirenadagi tovush chastotasi teshiklar soni, ularning geometrik shakli va rotorning aylanish tezligiga bog‘liq.

Ultratovushning tarqalishi — tovush to‘lqinidagi g‘alayonlarning makon va vaqt bo‘ylab ko‘chish jarayonidir.

Tovush to‘lqini gazsimon, suyuq yoki qattiq holatdagi modda ichida uning zarrachalari siljiydigan yo‘nalish bo‘ylab tarqaladi, ya’ni muhit deformatsiyasini keltirib chiqaradi. Deformatsiya muhitning muayyan hajmlarida ketma-ket siyraklashish va siqilish sodir bo‘lishidan iborat; yonma-yon joylashgan ikkita shunday soha orasidagi masofa ultratovush to‘lqinining uzunligiga teng. Muhitning solishtirma akustik qarshiligi qanchalik katta bo‘lsa, tebranishlarning muayyan amplitudasida muhitning siqilish va siyraklashish darajasi shunchalik yuqori bo‘ladi.

To‘lqin energiyasini uzatishda ishtirok etadigan muhit zarrachalari o‘z muvozanat holati atrofida tebranadi. Zarrachalarning o‘rtacha muvozanat holati atrofidagi tebranish tezligi tebranma tezlik deyiladi. Zarrachalarning tebranma tezligi quyidagi tenglamaga muvofiq o‘zgaradi:

,

bu yerda V — tebranma tezlikning qiymati;

• U — tebranma tezlik amplitudasi;
• f — ultratovush chastotasi;
• t — vaqt;
• G — zarrachalarning tebranma tezligi va o‘zgaruvchan akustik bosim o‘rtasidagi fazalar farqi.

Tebranma tezlik amplitudasi tebranish jarayonida muhit zarrachalari harakatlanadigan eng yuqori tezlikni ifodalaydi. U tebranish chastotasi va muhit zarrachalarining siljish amplitudasi bilan belgilanadi.

.

To‘lqin tarqalayotganda muhit zarrachalariga ta’sir etadigan bosim elastiklik va inersiya kuchlari natijasida vujudga keladi. Inersiya kuchlariga esa tezlanishlar sabab bo‘ladi; ularning qiymati ham bir davr davomida noldan eng yuqori qiymatgacha (tezlanishning amplituda qiymatigacha) ortadi. Bundan tashqari, davr mobaynida tezlanishning ishorasi o‘zgaradi.

Ultratovush to‘lqinlari muhitdan o‘tganda yuzaga keladigan tezlanish va bosimning eng yuqori qiymatlari muayyan zarracha uchun bir vaqtda sodir bo‘lmaydi. Tezlanish o‘zgarishi maksimumga yetgan paytda bosim o‘zgarishi nolga teng bo‘ladi. Tezlanishning amplituda qiymati (a) quyidagi ifoda bilan aniqlanadi:

Agar tarqaluvchi ultratovush to‘lqinlari to‘siqqa duch kelsa, unga nafaqat o‘zgaruvchan, balki doimiy bosim ham ta’sir qiladi. Ultratovush to‘lqinlari o‘tishi bilan muhitda hosil bo‘ladigan zichlashish va siyraklashish sohalari tashqi bosimga nisbatan qo‘shimcha bosim o‘zgarishlarini yuzaga keltiradi. Bunday qo‘shimcha tashqi bosim nurlanish bosimi (radiatsion bosim) deb ataladi. Shu sababli ultratovush to‘lqinlari suyuqlik bilan havo chegarasidan o‘tganda suyuqlik favvorachalari hosil bo‘ladi va uning yuzasidan ayrim tomchilar ajralib chiqadi. Bu mexanizm dori moddalarning aerozollarini hosil qilishda qo‘llanadi. Radiatsion bosim ultratovush tebranishlarining quvvatini maxsus o‘lchash asboblari — ultratovush tarozilari yordamida o‘lchashda keng qo‘llanadi.

Ultratovush tarqaladigan muhit qovushqoqlikka, issiqlik o‘tkazuvchanligiga va ichki ishqalanishning boshqa manbalariga ega bo‘lgani uchun, to‘lqin tarqalishida energiya yutiladi, ya’ni manbadan uzoqlashgan sari ultratovush tebranishlarining amplitudasi va energiyasi kamayadi. Ultratovush tarqaladigan muhit o‘zidan o‘tayotgan energiya bilan o‘zaro ta’sirlashib, uning bir qismini yutadi. Yutilgan energiyaning asosiy qismi issiqlikka aylanadi, kichikroq qismi esa to‘lqinni o‘tkazayotgan moddada qaytmas tuzilmaviy o‘zgarishlarni keltirib chiqaradi. Yutilish zarrachalarning o‘zaro ishqalanishi natijasidir va turli muhitlarda har xil bo‘ladi. U ultratovush tebranishlarining chastotasiga ham bog‘liq. Nazariy jihatdan yutilish chastotaning kvadratiga mutanosibdir.

Yutilish miqdorini yutilish koeffitsiyentibilan ifodalash mumkin. Bu koeffitsiyent nurlantirilayotgan muhitda ultratovushning intensivligi qanday o‘zgarishini ko‘rsatadi. Chastota oshishi bilan u ham ortadi. Muhitdagi ultratovush tebranishlarining intensivligi eksponensial qonunbo‘yicha kamayadi. Bu jarayon yutuvchi muhitning ichki ishqalanishi, issiqlik o‘tkazuvchanligi va tuzilishi bilan bog‘liq. Uni taxminan yarim yutilish qatlami qalinligi bilan tavsiflash mumkin: bu qiymat tebranish intensivligi qaysi chuqurlikda ikki baravar kamayishini ko‘rsatadi (aniqrog‘i, 2,718 baravar yoki 63 % ga). Palmanning ma’lumotlariga ko‘ra, 0,8 MGs chastotada ayrim to‘qimalar uchun yarim yutilish qatlamining o‘rtacha qalinligi quyidagicha: yog‘ to‘qimasi — 6,8 sm; mushak to‘qimasi — 3,6 sm; yog‘ va mushak to‘qimalari birgalikda — 4,9 sm. Ultratovush chastotasi oshishi bilan yarim yutilish qatlamining qalinligi kamayadi. Masalan, 2,4 MGs chastotada yog‘ va mushak to‘qimalaridan o‘tayotgan ultratovush intensivligi 1,5 sm chuqurlikda ikki baravar kamayadi.

Bundan tashqari, ayrim chastota oraliqlarida ultratovush tebranishlari energiyasining anomal yutilishi ham mumkin; bu muayyan to‘qimaning molekulyar tuzilishiga bog‘liq. Ma’lumki, ultratovush energiyasining 2/3 qismi molekulyar darajada, 1/3 qismi esa to‘qimalarning mikroskopik tuzilmalari darajasida so‘nadi.

Ultratovushning kirib borish chuqurligi deb uning intensivligi ikki baravar kamayadigan chuqurlikka aytiladi. Bu qiymat yutilishga teskari mutanosib bo‘ladi: muhit ultratovushni qanchalik kuchli yutsa, ultratovush intensivligi yarmiga tushadigan masofa shunchalik qisqa bo‘ladi.

Agar muhitda bir jinsli bo‘lmagan qismlar mavjud bo‘lsa, tovushning sochilishi yuz beradi. Bu holat ultratovush tarqalishining oddiy manzarasini sezilarli darajada o‘zgartirishi va natijada to‘lqinning dastlabki tarqalish yo‘nalishida ham so‘nishiga sabab bo‘lishi mumkin.

Insonning yumshoq to‘qimalari akustik qarshiligi suvnikidan uncha katta farq qilmagani sababli, muhitlar chegarasida (epidermis — derma — fassiya — mushak) ultratovush to‘lqinlari sinishi kuzatiladi, deb taxmin qilish mumkin.

Ultratovush diagnostikasi qaytish hodisasiga asoslanadi. Qaytish teri va yog‘, yog‘ va mushak, mushak va suyak chegaralarida sodir bo‘ladi. Agar ultratovush tarqalish paytida to‘siqqa duch kelsa, undan qaytadi; to‘siq kichik bo‘lsa, ultratovush go‘yo uning atrofidan aylanib o‘tadi. Organizmning bir jinsli bo‘lmagan qismlari sezilarli og‘ishlarga olib kelmaydi, chunki to‘lqin uzunligiga (2 mm) nisbatan ularning o‘lchamlari (0,1—0,2 mm) juda kichik. Agar ultratovush yo‘lida o‘lchamlari to‘lqin uzunligidan katta bo‘lgan a’zolarga duch kelsa, ultratovush sinishi va qaytishi sodir bo‘ladi. Eng kuchli qaytish suyak va uning atrofidagi to‘qimalar, shuningdek, to‘qima va havo chegaralarida kuzatiladi. Havoning zichligi kichik bo‘lgani sababli ultratovush deyarli to‘liq qaytadi. Ultratovush to‘lqinlarining qaytishi mushak — suyak usti pardasi — suyak chegarasida hamda ichi bo‘sh a’zolar yuzasida kuzatiladi.

Agar ultratovush to‘lqinlari muhitda tarqalayotganda qaytish sodir bo‘lmasa, tarqaluvchi to‘lqinlar hosil bo‘ladi. Energiya yo‘qotilishi tufayli muhit zarrachalarining tebranma harakati asta-sekin so‘nadi; zarrachalar nurlatuvchi yuzadan qanchalik uzoq bo‘lsa, ularning tebranish amplitudasi shunchalik kichik bo‘ladi.

Agar ultratovush to‘lqinlari tarqaladigan yo‘lda solishtirma akustik qarshiligi turlicha bo‘lgan to‘qimalar uchrasa, chegara yuzadan ultratovush to‘lqinlari muayyan darajada qaytadi. Tushayotgan va qaytgan ultratovush to‘lqinlarining ustma-ust tushishi turg‘un to‘lqinlar hosil bo‘lishiga olib kelishi mumkin. Turg‘un to‘lqinlar paydo bo‘lishi uchun nurlatkich yuzasi bilan qaytaruvchi sirt orasidagi masofa to‘lqin uzunligi yarmining butun sonli karrasi bo‘lishi kerak.

Ultratovush insonning yumshoq to‘qimalarida yaxshi tarqalishi, uning rentgen nurlariga nisbatan xavfsizroq ekanligi va magnit-rezonans tomografiyaga qaraganda ishlatish osonligi tufayli ultratovush insonning ichki a’zolarini, ayniqsa, qorin bo‘shlig‘i va chanoq bo‘shlig‘ini tasvirlashda keng qo‘llanadi.

Ultratovush diagnostikada keng qo‘llanishidan tashqari (qarang: Ultratovush tekshiruvi), tibbiyotda, jumladan, regenerativ tibbiyotda davolash vositasi sifatida ham ishlatiladi.

Fonoforez — kombinatsiyalashgan davolash usuli bo‘lib, bunda to‘qimaga odatdagi ultratovush geli (masalan, UTTda ishlatiladigani) o‘rniga davolovchi modda (dori preparatlari yoki tabiiy kelib chiqishga ega moddalar) surtiladi. Ultratovush davolovchi moddaning to‘qimalarga chuqurroq kirib borishiga yordam beradi, deb hisoblanadi.

Oddiy metall kesish dastgohlarida metall detalda, masalan, besh qirrali yulduz shaklidagi tor va murakkab teshikni parmalab bo‘lmaydi. Ultratovush yordamida esa buning imkoni bor: magnitostriktsion tebratkich istalgan shakldagi teshikni ochishi mumkin. Ultratovush keskichi frezalash dastgohining o‘rnini to‘liq bosa oladi. Bunday keskich frezalash dastgohiga qaraganda ancha sodda bo‘lib, u bilan metall detallarga ishlov berish frezalash dastgohidagidan arzonroq va tezroqdir.

Ultratovush yordamida hatto vintsimon rezbani metall detallarda, shishada, yoqutda va olmosda ham ochish mumkin. Odatda, rezba avval yumshoq metallda ochiladi, keyin detal toblanadi. Ultratovush dastgohida esa oldindan toblangan metall va eng qattiq qotishmalarda ham rezba ochish mumkin. Shtamplarga ham shu qoida taalluqli. Odatda, shtampga puxta ishlov berilgandan keyingina u toblanadi. Ultratovush dastgohida eng murakkab ishlov abraziv (jilvir, korund kukuni) orqali ultratovush to‘lqini maydonida bajariladi. Ultratovush ta’sirida uzluksiz tebranayotgan qattiq kukun zarrachalari ishlov berilayotgan qotishmaga botib kiradi va keskich shakliga mos teshikni hosil qiladi.

Ultratovush bir jinsli aralashmalar tayyorlash (gomogenlash) uchun keng qo‘llanadi. Hosil bo‘lgan emulsiyalar zamonaviy sanoatda muhim o‘rin tutadi: loklar, bo‘yoqlar, farmatsevtika mahsulotlari va kosmetika shular jumlasidandir.

1927-yilda amerikalik olimlar Limus va Vud o‘zaro aralashmaydigan ikki suyuqlik (masalan, moy va suv) bitta o‘lchov idishiga quyilib, ultratovush bilan nurlantirilsa, idishda emulsiya, ya’ni suvdagi moyning mayda muallaq tomchilari hosil bo‘lishini aniqlagan. Bu jarayon kavitatsiya hodisasi tufayli yuz beradi; u nurlanishning muayyan chegaraviy intensivligi oshganda boshlanadi (suv — 1 Vt/sm², moy — 4 Vt/sm²). Bosim, harorat va ta’sir davomiyligi o‘zgarganda kavitatsiya yanada past quvvatda ham boshlanishi mumkin.

Ultratovushning hujayra qobiqlarini parchalash xususiyati biologik tadqiqotlarda, masalan, hujayrani fermentlardan ajratib olish zarur bo‘lganda qo‘llanadi. Ultratovushdan mitoxondriya va xloroplast kabi hujayra ichidagi tuzilmalarni parchalash, ularning tuzilishi bilan vazifalari o‘rtasidagi bog‘liqlikni o‘rganish uchun ham foydalaniladi.

Ultratovushning biologiyadagi yana bir qo‘llanilishi uning mutatsiyalar keltirib chiqarish xususiyati bilan bog‘liq. Mutatsiyalarni sun’iy va maqsadli yuzaga keltirish o‘simliklar seleksiyasida katta ahamiyatga ega. Ultratovushning boshqa mutagenlarga (rentgen va ultrabinafsha nurlarga) nisbatan asosiy afzalligi — undan foydalanish juda osonligidir.

Ultratovushni mexanik tozalashda qo‘llash uning ta’sirida suyuqlikda turli nochiziqli hodisalar yuzaga kelishiga asoslanadi. Ularga kavitatsiya, akustik oqimlar, tovush bosimi kiradi. Asosiy rolni kavitatsiya bajaradi. Uning pufakchalari ifloslangan joylar yaqinida paydo bo‘lib, so‘ng yoriladi va iflosliklarni parchalab yuboradi. Bu ta’sir kavitatsion eroziya deb ataladi. Bunday maqsadlarda past chastotali va yuqori quvvatli ultratovush ishlatiladi.

Laboratoriya va ishlab chiqarish sharoitida mayda detallar hamda idishlarni yuvish uchun ultratovush vannalari qo‘llanadi. Ular erituvchi (suv, spirt va hokazo) bilan to‘ldiriladi. Ba’zan ildizmevalar, masalan, kartoshka, sabzi va lavlagi ham tuproqdan tozalash maqsadida yuviladi.

Maishiy sharoitda kir yuvish jarayonida to‘qimachilik buyumlarini tozalash uchun alohida idishga joylashtiriladigan ultratovush tarqatuvchi maxsus qurilmalardan foydalaniladi.

Baliqchilik sanoatida ultratovushli exolokatsiya yordamida baliq to‘dalari aniqlanadi. Ultratovush to‘lqinlari baliq to‘dalaridan qaytib, suv tubidan qaytgan ultratovush to‘lqinidan oldinroq qabul qilgichga yetib keladi.

Avtomobillarda ultratovushli parktroniklar qo‘llanadi.

1960-yillardan beri sanoatda suv va issiqlik tashuvchi suyuqliklar sarfini nazorat qilish hamda hisobga olish uchun ultratovush sarf o‘lchagichlari qo‘llanadi.

Ultratovush ayrim materiallarda yaxshi tarqaladi. Bu uning yordamida shu materiallardan tayyorlangan buyumlarning nuqsonlarini ultratovushli defektoskopiya orqali aniqlash imkonini beradi. So‘nggi paytlarda ultratovush mikroskopiyasi yo‘nalishi rivojlanmoqda; u materialning sirt osti qatlamini yuqori ajrata olish qobiliyati bilan tadqiq qilish imkonini beradi.

Ultratovushli payvandlash — ultratovush tebranishlari ta’sirida bajariladigan bosim ostida payvandlash usulidir. Bu payvandlash turi qizdirish qiyin bo‘lgan detallarni, turli metallarni, mustahkam oksid pardali metallarni (alyuminiy, zanglamaydigan po‘latlar, permalloydan tayyorlangan magnit o‘tkazgichlar va hokazolarni) biriktirishda, shuningdek, integral mikrosxemalar ishlab chiqarishda qo‘llanadi.

Xususan, galvanotexnikada ultratovush galvanik jarayonlarni jadallashtirish va elektrokimyoviy usulda olinadigan qoplamalar sifatini yaxshilash uchun qo‘llanadi.

Ultratovush «akustik seyflar» deb ataladigan qurilmalarda mobil telefonlar va ovoz yozish qurilmalarining mikrofonlarini bloklash uchun ishlatiladi.