㈠ 超聲波的反射和折射有什麼特性發生反射和折射的工作原理
超聲波的反射和折射。當超聲波從一種介質傳播到另一種介質時,在兩介質的分界面上將發生反射和折射。其中,能返回原介質的稱為反射波;透過介質表面,能在另一種介質內繼續傳播的稱為折射波。在某種情況下,超聲波還能產生表面波。各種波型都符合反射和折射定律。
㈡ 超聲波的原理是什麼啊
1超聲波簡介
我們把頻率高於20KHz的聲波稱為超聲波,超聲波具有良好的方向性和穿透能力,特別是在水中,傳播距離更遠。無論是在軍事上、農業上還是在生活中都有廣泛的應用,可以用來測速度、測距離、消毒殺菌、清洗、焊接等。
人耳能聽到的超聲波頻率范圍大概是20Hz-20KHz,超聲波的頻率大於人類聽覺上限,因此叫做「超聲波」。
超聲波與普通聲波一樣,也具有反射、折射、衍射、散射等特點,但是超聲波的波長較短,有的是幾厘米,低至千分之幾毫米。波長越短,聲波的衍射特性就越差,可以在介質中穩定地進行直線傳播,因此波長較短的超聲波具有很強的直線傳播能力。眾所周知,聲音在空氣中傳播時,會推動空氣中的粒子振動做功,而聲波功率的大小表示聲波做功快慢,在相同環境下,聲波的頻率越高功率就越大。超聲波的頻率大於20KHz,因此超聲波的功率較高。
超聲波主要有兩個參數:
頻率:F≥20000Hz(通常把F≥15000Hz的聲波也稱為超聲波);
功率密度:p=發射功率(W)/發射面積(cm2);通常p≥0.3w/cm。
超聲波具有如下特性:
(1)超聲波具有在氣體、液體、固體等介質中進行效傳播的能力。
(2)超聲波具有很強的傳遞能量的能力。
(3)超聲波具有反射特性,還會產生干涉、疊加和共振現象。
(4)超聲波在液體介質中傳播時,可在界面上產生空化現象和強烈的沖擊。
超聲波的特性及工作原理
2超聲波用途
超聲波在生活中的很多方面都有應用,主要有以下幾個方面:
1)醫學方面
在醫學方面,超聲波主要應用為醫學診斷與臨床治療。醫學診斷中,超聲波的主要應用為B超。由於超聲波具有反射、折射等特點,如果將超聲波發射到人體內,它就會在人體內部發生反射,人體內部各個形狀大小都不一樣,因此反射回來的聲波方向、強度等信息也不同,醫生通過對反射回來的聲波進行分析,再結合一些醫學方面的專業知識,就可以知道人體內部的某些部位是否產生病變。
在臨床治療中,超聲波主要被用來殺死腫瘤細胞和超聲針灸,我們知道超聲波的功率很大,利用醫學影像技術,將多束超聲波聚焦在病變的細胞上,控制好照射的強度和時間,短時間的溫度將達到70~100℃,在保護周圍組織的同時殺死了病變細胞。
超聲針灸就是利用超聲波技術來刺激穴位,這種療法對組織沒有損傷,而且具有無痛、無不適應等優點,在治療小孩子或者一些害怕針灸的患者時有很好的效果。此外,超聲波在體外碎石,理療、牙科等方面也經常使用。
2)超聲清洗
超聲清洗主要基於空化作用,空化作用總體上就是在有壓力和無壓力作用時,每一秒都進行著幾萬次這樣的變換,超聲波在液體內部不斷地進行透射作用,在沒有壓力作用時,液體內部就會出現真空核泡群,在有壓力作用時,真空核泡群在壓力的作用下產生強大的沖擊力,因此可以帶走物體表面的污垢,完成清洗工作。一些表面凹凸不平的器件,或者特別小難以清洗的部件,例如鍾表、電子元器件、電路板等都可以達到很好的清洗效果。而且隨著超聲波頻率的升高,空化作用的效果會減弱,因此超聲波清理的效果很好卻不會傷害到器件表面。
3)超聲測距
由於超聲波的波長相對較短,具有良好的方向性和穿透能力,能量消耗的比較慢,在介質中傳播距離較遠。而且超聲測距的原理簡單,比其他的測距方式都方便容易操作,計算也比較簡便,測量精度也能滿足要求,因此在一些移動式機器人或者導盲系統中有廣泛的應用。
㈢ 超聲波療法的超聲波的物理特性及超聲的發生
超聲波與聲波的本質相同,都是物體的機械振動在彈性介質中傳播所形成的機械振動波。 1.因聲波是物質傳播能的一種形式,所以其傳播必須依賴介質,而在真空中則不能傳播,此與光波、電磁波不同。
2.超聲波向周圍介質傳播時,產生一種疏密的波形。這種連續的壓縮層和稀疏層交替形成的彈性波和聲源振盪的方向一致,是一種彈性縱波)。由於超聲波具有非常短的波長,可以聚集成狹小的發射線束而呈束狀直線播散,故傳播具有一定的方向性。
3.傳播速度聲波的傳播速度與介質的特性有關,而與聲波的頻率無關。聲波在空氣中的傳播速度為340米/秒,在液體中為1500米/秒,在固體中為5000米/秒,人類軟組織與在液體中相似,平均約為1540米/秒,人類骨組織約為3380米/秒。聲波的傳播速度都隨介質溫度的上升而加快,氣溫增高1℃,聲速增加0.6米/秒。
4.超聲的吸收與穿透超聲在介質中傳播時,強度隨其傳播距離而減弱,這說明超聲能量被吸收,超聲的吸收與介質的密度、粘滯性、導熱性及超聲的頻率等有關。超聲在氣體中被吸收最大,液體中被吸收較小,固體中吸收最小,在空氣中的吸收系數比在水中約大一千倍。且介質的吸收系數又與超聲波頻率的平方成正比,因而高頻超聲在空氣中衰減異常劇烈,所以在治療中聲頭下雖是極小的空氣光泡,也應避免。
在實際工作中常用半吸收層來表明一種介質對超聲波的吸收能力。半吸收層是指超聲波在某種介質中衰減至原來能量的一半時的厚度。半吸收層厚度大,表示吸收能力弱,不同組織對同一頻率的超聲波其半吸收層值不同,如頻率300千赫的超聲波,肌肉半吸收層值為3.6厘米,脂肪為6.8厘米,肌肉加脂肪為4.9厘米。同一組織對不同頻率的超聲波吸收也不同,超聲頻率愈高吸收愈多,穿透愈淺,如90千周的超聲能穿透軟組織10厘米,1兆周的超聲將穿透5厘米,而4兆周的超聲只穿透1厘米深度。因此,目前常用於理療的超聲波選用8000千周/秒,穿透深度為5厘米左右。
5.折射、反射與聚焦超聲波由一種介質傳播至另一種介質時,將在界面處一部分反射回第一種介質(反射),其餘透過界面進入第二種介質,但會發生傳播方向的偏轉(折射)。聲波在界面被反射的程度決定於兩種介質的聲阻差,聲阻差越大,反射程度也越大,(介質的密度和聲速的乘積叫介質的聲阻)。聲頭與空氣間反射近於100%,所以超聲治療時需用石臘油等作接觸劑,以減少反射。實驗證明,由聲頭進入組織的超聲能量只有35~40%,而60~65%被反射。由於空氣與組織間的反射,使大量超聲能喪失,所以超聲波不能通過肺和充氣的胃腸。
基於超聲傳播的反射、折射原理,採用透鏡及弧面反射而將聲束聚焦於焦點上以產生強大的能量,而治療某些疾病,如用集束超聲波破壞腦部腫瘤等
幾種物質的聲速、密度和聲阻
名稱
聲速米/秒
密度克/厘米3
聲阻克105/厘米2秒
空氣
水
鈦酸鋇
石蠟油
鋁
人體軟組織
肌肉
脂肪
骨骼
340
1500
5000
1420
6400
1500
1400
1580
3380
0.00129
1.000
5.4
0.835
2.7
1.06
1.07
0.95
1.80
0.000439
1.500
27.000
1.186
17.28
1.59
1.498
1.501
6.184
超聲集束的方法 超聲波在介質中傳播的空間范圍即介質受到超聲振動能作用的區域叫超聲聲場。超聲因其頻率高,具有類似光線的束射特性,在接近聲頭的一段為幾乎平行的射束,稱之為近場區。其後射束開始擴散,稱之為遠場區。由於超聲場的這種特性,為克服能量分布的不均,在治療時聲頭應在治療部位緩慢地移動。
超聲聲場
描寫超聲聲場的主要物理量有聲壓和聲強。
1.聲壓即聲能的壓力,代表超聲波的強度。超聲傳播時在稠密區產生正壓,在稀疏區產生負壓。
超聲波由於其頻率甚高,因而聲壓亦甚大。中等治療劑量的超聲波在組織中產生的附加聲壓約為±2.6個大氣壓。(圖7.6)
超聲治療時在人體組織中的聲壓
2. 聲強為單位時間內聲能的強度,即在每秒內垂直通過每平方厘米面積的聲能。常用測量單位是瓦特/厘米2(W/cm2)。臨床常用治療劑量為0.1~2~2.5W/cm2,而震耳欲聾的大炮聲聲強只相當於0.0.~0.0001W/cm2。可見超聲波在介質中傳播時,它的巨大能量會使介質質點產生很大的加速度,一般中等響度的聲波通過水時,水分子獲得的加速度只有重力加速度(約為9.8m/s)的百分之幾,如在頻率為800~1000KHz、聲強為0.5~2W/cm2的超聲波作用下,水分為得到的加速度可以超過重力加速度5~10萬倍。 產生超聲波有各種方法,目前主要用壓電式超聲發生器,它是根據壓電效應的原理製成的。具有壓電效應性質的晶體受到壓縮或伸拉時在其受力面上就會產生數量相等而符號相反的電荷,這種物理現象稱為壓電效應。
正壓電效應略圖
若在晶體兩側加以一定頻率的高頻電壓,晶體薄片就能准確而迅速地隨著交變電場頻率而周期性地改變其厚度(壓縮與伸展)。由此形成超聲振動,向周圍介質傳播。
㈣ 超聲波的作用及原理
超聲波頻率高、波長短,他可以像光那樣沿直線傳播,使得我們有可能向某已確定方向上發射超聲波,聲波是縱波,可以順利地在人體組織里傳播。 超聲波遇到不同的介質交接面時會產生反射波.
聲波是屬於聲音的類別之一,屬於機械波,聲波是指人耳能感受到的一種縱波,其頻率范圍為16Hz-20KHz。當聲波的頻率低於16Hz時就叫做次聲波,高於20KHz則稱為超聲波聲波。
在全球,超聲波廣泛運用於診斷學、治療學、工程學、生物學等領域。賽福瑞家用超聲治療機屬於超聲波治療學的運用范疇。
(一)工程學方面的應用:水下定位與通訊、地下資源勘查等
(二)生物學方面的應用:剪切大分子、生物工程及處理種子等
(三)診斷學方面的應用:A型、B型、M型、D型、雙功及彩超等
(四)治療學方面的應用:理療、治癌、外科、體外碎石、牙科等
超聲波的作用
玻璃零件.玻璃和陶瓷製品的除垢是件麻煩事,如果把這些物品放入清洗液中,再通入超聲波,清洗液的劇烈振動沖擊物品上的污垢,能夠很快清洗干凈.
雖然說人類聽不出超聲波,但不少動物卻有此本領。它們可以利用超聲波「導航」、追捕食物,或避開危險物。大家可能看到過夏天的夜晚有許多蝙蝠在庭院里來回飛翔,它們為什麼在沒有光亮的情況下飛翔而不會迷失方向呢?原因就是蝙蝠能發出2~10萬赫茲的超聲波,這好比是一座活動的「雷達站」。蝙蝠正是利用這種「聲吶」判斷飛行前方是昆蟲,或是障礙物的。而雷達的質量有幾十,幾百,幾千千克,,而在一些重要性能上的精確度.抗干擾能力等,蝙蝠遠優與現代無線電定位器.深入研究動物身上各種器官的功能和構造,將獲得的知識用來改進現有的設備,這是近幾十年來發展起來的一門新學科,叫做仿生學.
我們人類直到第一次世界大戰才學會利用超聲波,這就是利用「聲吶」的原理來探測水中目標及其狀態,如潛艇的位置等。此時人們向水中發出一系列不同頻率的超聲波,然後記錄與處理反射回聲,從回聲的特徵我們便可以估計出探測物的距離、形態及其動態改變。醫學上最早利用超聲波是在1942年,奧地利醫生杜西克首次用超聲技術掃描腦部結構;以後到了60年代醫生們開始將超聲波應用於腹部器官的探測。如今超聲波掃描技術已成為現代醫學診斷不可缺少的工具。
聲吶與雷達的區別
聲吶通過超聲波
雷達通過無線電波
醫學超聲波檢查的工作原理與聲納有一定的相似性,即將超聲波發射到人體內,當它在體內遇到界面時會發生反射及折射,並且在人體組織中可能被吸收而衰減。因為人體各種組織的形態與結構是不相同的,因此其反射與折射以及吸收超聲波的程度也就不同,醫生們正是通過儀器所反映出的波型、曲線,或影象的特徵來辨別它們。此外再結合解剖學知識、正常與病理的改變,便可診斷所檢查的器官是否有病。
目前,醫生們應用的超聲診斷方法有不同的形式,可分為A型、B型、M型及D型四大類。
A型:是以波形來顯示組織特徵的方法,主要用於測量器官的徑線,以判定其大小。可用來鑒別病變組織的一些物理特性,如實質性、液體或是氣體是否存在等。
B型:用平面圖形的形式來顯示被探查組織的具體情況。檢查時,首先將人體界面的反射信號轉變為強弱不同的光點,這些光點可通過熒光屏顯現出來,這種方法直觀性好,重復性強,可供前後對比,所以廣泛用於婦產科、泌尿、消化及心血管等系統疾病的診斷。
M型:是用於觀察活動界面時間變化的一種方法。最適用於檢查心臟的活動情況,其曲線的動態改變稱為超聲心動圖,可以用來觀察心臟各層結構的位置、活動狀態、結構的狀況等,多用於輔助心臟及大血管疫病的診斷。
D型:是專門用來檢測血液流動和器官活動的一種超聲診斷方法,又稱為多普勒超聲診斷法。可確定血管是否通暢、管腔有否狹窄、閉塞以及病變部位。新一代的D型超聲波還能定量地測定管腔內血液的流量。近幾年來科學家又發展了彩色編碼多普勒系統,可在超聲心動圖解剖標志的指示下,以不同顏色顯示血流的方向,色澤的深淺代表血流的流速。現在還有立體超聲顯象、超聲CT、超聲內窺鏡等超聲技術不斷涌現出來,並且還可以與其他檢查儀器結合使用,使疾病的診斷准確率大大提高。超聲波技術正在醫學界發揮著巨大的作用,隨著科學的進步,它將更加完善,將更好地造福於人類。
研究超聲波的產生、傳播 、接收,以及各種超聲效應和應用的聲學分支叫超聲學。產生超聲波的裝置有機械型超聲發生器(例如氣哨、汽笛和液哨等)、利用電磁感應和電磁作用原理製成的電動超聲發生器、
以及利用壓電晶體的電致伸縮效應和鐵磁物質的磁致伸縮效應製成的電聲換能器等。
超聲效應 當超聲波在介質中傳播時,由於超聲波與介質的相互作用,使介質發生物理的和化學的變化,從而產生
一系列力學的、熱學的、電磁學的和化學的超聲效應,包括以下4種效應:
①機械效應。超聲波的機械作用可促成液體的乳化、凝膠的液化和固體的分散。當超聲波流體介質中形成駐波時 ,懸浮在流體中的微小顆粒因受機械力的作用而凝聚在波節處,在空間形成周期性的堆積。超聲波在壓電材料和磁致伸縮材料中傳播時,由於超聲波的機械作用而引起的感生電極化和感生磁化(見電介質物理學和磁致伸縮)。
②空化作用。超聲波作用於液體時可產生大量小氣泡 。一個原因是液體內局部出現拉應力而形成負壓,壓強的降低使原來溶於液體的氣體過飽和,而從液體逸出,成為小氣泡。另一原因是強大的拉應力把液體「撕開」成一空洞,稱為空化。空洞內為液體蒸氣或溶於液體的另一種氣體,甚至可能是真空。因空化作用形成的小氣泡會隨周圍介質的振動而不斷運動、長大或突然破滅。破滅時周圍液體突然沖入氣泡而產生高溫、高壓,同時產生激波。與空化作用相伴隨的內摩擦可形成電荷,並在氣泡內因放電而產生發光現象。在液體中進行超聲處理的技術大多與空化作用有關。
③熱效應。由於超聲波頻率高,能量大,被介質吸收時能產生顯著的熱效應。
④化學效應。超聲波的作用可促使發生或加速某些化學反應。例如純的蒸餾水經超聲處理後產生過氧化氫;溶有氮氣的水經超聲處理後產生亞硝酸;染料的水溶液經超聲處理後會變色或退色。這些現象的發生總與空化作用相伴隨。超聲波還可加速許多化學物質的水解、分解和聚合過程。超聲波對光化學和電化學過程也有明顯影響。各種氨基酸和其他有機物質的水溶液經超聲處理後,特徵吸收光譜帶消失而呈均勻的一般吸收,這表明空化作用使分子結構發生了改變 。
超聲應用 超聲效應已廣泛用於實際,主要有如下幾方面:
①超聲檢驗。超聲波的波長比一般聲波要短,具有較好的方向性,而且能透過不透明物質,這一特性已被廣泛用於超聲波探傷、測厚、測距、遙控和超聲成像技術。超聲成像是利用超聲波呈現不透明物內部形象的技術 。把從換能器發出的超聲波經聲透鏡聚焦在不透明試樣上,從試樣透出的超聲波攜帶了被照部位的信息(如對聲波的反射、吸收和散射的能力),經聲透鏡匯聚在壓電接收器上,所得電信號輸入放大器,利用掃描系統可把不透明試樣的形象顯示在熒光屏上。上述裝置稱為超聲顯微鏡。超聲成像技術已在醫療檢查方面獲得普遍應用,在微電子器件製造業中用來對大規模集成電路進行檢查,在材料科學中用來顯示合金中不同組分的區域和晶粒間界等。聲全息術是利用超聲波的干涉原理記錄和重現不透明物的立體圖像的聲成像技術,其原理與光波的全息術基本相同,只是記錄手段不同而已(見全息術)。用同一超聲信號源激勵兩個放置在液體中的換能器,它們分別發射兩束相乾的超聲波:一束透過被研究的物體後成為物波,另一束作為參考波。物波和參考波在液面上相干疊加形成聲全息圖,用激光束照射聲全息圖,利用激光在聲全息圖上反射時產生的衍射效應而獲得物的重現像,通常用攝像機和電視機作實時觀察。
②超聲處理。利用超聲的機械作用、空化作用、熱效應和化學效應,可進行超聲焊接、鑽孔、固體的粉碎、乳化 、脫氣、除塵、去鍋垢、清洗、滅菌、促進化學反應和進行生物學研究等,在工礦業、農業、醫療等各個部門獲得了廣泛應用。
③基礎研究。超聲波作用於介質後,在介質中產生聲弛豫過程,聲弛豫過程伴隨著能量在分子各自電度間的輸運過程,並在宏觀上表現出對聲波的吸收(見聲波)。通過物質對超聲的吸收規律可探索物質的特性和結構,這方面的研究構成了分子聲學這一聲學分支。普通聲波的波長遠大於固體中的原子間距,在此條件下固體可當作連續介質 。但對頻率在1012赫以上的 特超聲波 ,波長可與固體中的原子間距相比擬,此時必須把固體當作是具有空間周期性的點陣結構。點陣振動的能量是量子化的 ,稱為聲子(見固體物理學)。特超聲對固體的作用可歸結為特超聲與熱聲子、電子、光子和各種准粒子的相互作用。對固體中特超聲的產生、檢測和傳播規律的研究,以及量子液體——液態氦中聲現象的研究構成了近代聲學的新領域——
聲波是屬於聲音的類別之一,屬於機械波,聲波是指人耳能感受到的一種縱波,其頻率范圍為16Hz-20KHz。當聲波的頻率低於16Hz時就叫做次聲波,高於20KHz則稱為超聲波聲波。
超聲波具有如下特性:
1) 超聲波可在氣體、液體、固體、固熔體等介質中有效傳播。
2) 超聲波可傳遞很強的能量。
3) 超聲波會產生反射、干涉、疊加和共振現象。
4) 超聲波在液體介質中傳播時,可在界面上產生強烈的沖擊和空化現象。
超聲波是聲波大家族中的一員。
聲波是物體機械振動狀態(或能量)的傳播形式。所謂振動是指物質的質點在其平衡位置附近進行的往返運動。譬如,鼓面經敲擊後,它就上下振動,這種振動狀態通過空氣媒質向四面八方傳播,這便是聲波。
超聲波是指振動頻率大於20KHz以上的,人在自然環境下無法聽到和感受到的聲波。
超聲波治療的概念:
超聲治療學是超聲醫學的重要組成部分。超聲治療時將超聲波能量作用於人體病變部位,以達到治療疾患和促進機體康復的目的
㈤ 為什麼超聲波不宜用於觀察肺部,骨骼及頭部的病變情況
病情分析:
您好,這是因為超聲波的穿透性能有一定的局限,不如X線那麼強,骨骼密度大,會使超聲波幾乎完全反射,而看不清楚骨骼後方的結構,頭顱全是骨骼,所以看不清裡面的狀況。
關於肺部,首先,肺與胸腔之間有一層負壓的胸腔,而且肺組織內主要是肺泡,裡面主要是空氣,超聲波反射回來的強度不均勻,看不清楚肺部結構的。
指導意見:
目前的輔助檢查設備越來越先進,越來越精細,但是各有各的適應部位,比如磁共振適合關節軟組織,CT適合腦部,胸部等等。
㈥ 超聲波的原理是什麼
超聲波頻率高、波長短,他可以像光那樣沿直線傳播,使得我們有可能向某已確定方向上發射超聲波,聲波是縱波,可以順利地在人體組織里傳播。 超聲波遇到不同的介質交接面時會產生反射波.
㈦ 超聲波原理是什麼
超聲在介質中前進時所產生的效應。(超聲在介質中傳播是由反射而產生的機械效應)它可引起機體若干反應。超聲振動可引起組織細胞內物質運動,由於超聲的細微按摩,使細胞漿流動、細胞振盪、旋轉、摩擦、從而產生細胞按摩的作用,也稱為「內按摩」,這是超聲波治療所獨有的特性。
超聲波可以改變細胞膜的通透性,刺激細胞半透膜的彌散過程,促進新陳代謝、加速血液和淋巴循環、改善細胞缺血缺氧狀態,改善組織營養、改變蛋白合成率、提高再生機能等。使細胞內部結構發生變化,導致細胞的功能變化,使堅硬的結締組織延伸,松軟。
超聲波的機械作用可軟化組織,增強滲透,提高代謝,促進血液循環,刺激神經系統和細胞功能,因此具有超聲波獨特的治療意義。
(7)肺反射用了超聲波什麼原理擴展閱讀
國內在超聲治療領域起步稍晚,於20世紀50年代初才只有少數醫院開展超聲治療工作,從1950年首先在北京開始用800KHz頻率的超聲治療機治療多種疾病,至50年代開始逐步推廣,並有了國產儀器。公開的文獻報道始見於1957年。到了70年代有了各型國產超聲治療儀,超聲療法普及到全國各大型醫院。
40多年來,全國各大醫院已積累了相當數量的資料和比較豐富的臨床經驗。特別是20世紀80年代初出現的超聲體外機械波碎石術和超聲外科,是結石症治療史上的重大突破。如今已在國際范圍內推廣應用。高強度聚焦超聲無創外科,已使超聲治療在當代醫療技術中占據重要位置。而在21世紀,超聲聚焦外科(HIFU)已被譽為是21世紀治療腫瘤的最新技術。
㈧ 超聲波有什麼作用機理
超聲波是指振動頻率大於20000Hz以上的,其每秒的振動次數甚高,超出了人耳聽覺的一般上限(20000Hz)。醫學超聲波檢查的工作原理與聲納有一定的相似性,即將超聲波發射到人體內,當它在體內遇到界面時會發生反射及折射,並且在人體組織中可能被吸收而衰減。因為人體各種組織的形態與結構是不相同的,因此其反射與折射以及吸收超聲波的程度也就不同,醫生們正是通過儀器所反映出的波型、曲線,或影象的特徵來辨別它們。
㈨ 超聲波的工作原理是什麼
頻率高於人的聽覺上限(約為20000赫)的聲波,稱為超聲波,或稱為超聲。
超聲波在媒質中的反射、折射、衍射、散射等傳播規律,與可聽聲波的規律並沒有本質上的區別。但是超聲波的波長很短,只有幾厘米,甚至千分之幾毫米。與可聽聲波比較,超聲波具有許多奇異特性:傳播特性——超聲波的波長很短,通常的障礙物的尺寸要比超聲波的波長大好多倍,因此超聲波的衍射本領很差,它在均勻介質中能夠定向直線傳播,超聲波的波長越短,這一特性就越顯著。功率特性——當聲音在空氣中傳播時,推動空氣中的微粒往復振動而對微粒做功。聲波功率就是表示聲波做功快慢的物理量。在相同強度下,聲波的頻率越高,它所具有的功率就越大。由於超聲波頻率很高,所以超聲波與一般聲波相比,它的功率是非常大的。空化作用——當超聲波在液體中傳播時,由於液體微粒的劇烈振動,會在液體內部產生小空洞。這些小空洞迅速脹大和閉合,會使液體微粒之間發生猛烈的撞擊作用,從而產生幾千到上萬個大氣壓的壓強。微粒間這種劇烈的相互作用,會使液體的溫度驟然升高,起到了很好的攪拌作用,從而使兩種不相溶的液體(如水和油)發生乳化,並且加速溶質的溶解,加速化學反應。這種由超聲波作用在液體中所引起的各種效應稱為超聲波的空化作用。
我們知道正確的波的物理定義是:振動在物體中的傳遞形成波。這樣波的形成必須有兩個條件:一是振動源,二是傳播介質。波的分類一般有如下幾種:一是根據振動方向和傳播方向來分類。當振動方向與傳播方向垂直時,稱為橫波。當振動方向與傳播方向一致時,稱為縱波。二是根據頻率分類,我們知道人耳敏感的聽覺范圍是20HZ-20000HZ,所以在這個范圍之內的波叫做聲波。低於這個范圍的波叫做次聲波,超過這個范圍的波叫超聲波。
波在物體里傳播,主要有以下的參數:一是速度V,二是頻率F,三是波長λ。三者之間的關系如下:V=F.λ。波在同一種物質中傳播的速度是一定的,所以頻率不同,波長也就不同。另外,還需要考慮的一點就是波在物體里傳播始終都存在著衰減,傳播的距離越遠,能量衰減也就越厲害,這在超聲波加工中也屬於考慮范圍。
超聲波在塑料加工中的應用原理:
塑料加工中所用的超聲波,現有的幾種工作頻率有15KHZ,18KHZ,20KHZ,40KHZ。其原理是利用縱波的波峰位傳遞振幅到塑料件的縫隙,在加壓的情況下,使兩個塑料件或其它件與塑料件接觸部位的分子相互撞擊產生融化,使接觸位塑料熔合,達到加工目的。
㈩ 超聲波被用於醫學檢查是根據什麼原理
科學家們想:人體各個組織器官的密度不同,如果用超聲波來檢查,一定能幫助觀察有些病變,因為它們的反射界面不同。如果某個器官發生了病變,比如長了血管瘤、腫瘤,有了積水,它的密度和聲阻就發生了變化,與正常組織的反射就不同了,就是根據這個原理,到了20世紀50年代,超聲波被用於醫學檢查了。