超聲波聲源越近為什麼聲束會擴散

㈠ 超聲波治療的物理特性

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。聲波的傳播速度都隨介質溫度的上升而加快。
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價層或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，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及入射角的角度。入射角越小，反射角就越小，超聲能量反射越少，作用效率越高。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 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：超聲波在介質中傳播時，介質質點在其平衡位置附近做往復運動，使介質內部發生有節律的疏密變化，這種疏密變化形成了壓力變化，即聲壓。代表超聲波的強度。聲壓與超聲波的頻率和振幅成正比，與聲阻成反比。
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3W/cm2以下。 超聲波在介質中傳播時，介質質點在其平衡位置附近作往復運動，使介質內部發生有節律的疏密變化，這種疏密變化形成了壓力變化，能對人體組織細胞產生微細按摩作用。微細按摩作用是超聲波治療疾病的最基本的機制。這種對細胞的微細按摩作用可以改變組織細胞的體積，減輕腫脹，改變膜的通透性，促進代謝物質的交換，改變細胞的功能，提高組織細胞的再生能力。所以治療某些局部循環障礙性疾病，如營養不良性潰瘍效果良好。有人觀察在超聲波的機械作用下，脊髓反射幅度降低，反射的傳遞受抑制，神經組織的生物電活性降低，因而超聲波有明顯鎮痛作用。超聲的機械作用還能使堅硬的結締組織延長、變軟，用於治療疤痕、粘連及硬皮症等。
可見，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、刺激神經系統及細胞功能，因此有重要的治療意義，在超聲治療機理上占重要地位。 超聲波作用於機體時可產生熱，超聲波在機體內熱的形成，主要是組織吸收聲能的結果。其產熱有以下特點：
1.由於人體各組織對聲能的吸收量各有差異，因而產熱也不同。一般超聲波的熱作用以骨和結締組織為量顯著，脂肪與血液為最少。如在超聲波5W/cm2，1.5分鍾作用時，溫度上升在肌肉為1.1℃，在骨質則為5.9℃。
2.超聲波熱作用的獨特之處是除普便吸收之外，還可選擇性加熱，主要是在兩種不同介質的交界面上生熱較多，特別是在骨膜上可產生局部高熱。這在關節、韌帶等運動創傷的治療上有很大意義。所以超聲波的熱作用（不均勻加熱）與高頻是及其他物理因子所具有的彌漫性熱作用（均勻性加熱）是不同的。
3.超聲波產生的熱將有79－82%由血液循環帶走，18－21%由鄰近組織的熱傳導散布，因此當超聲波作用於缺少血循環的組織時，如眼的角膜、晶體、玻璃體、睾丸等則應十分注意產生過熱，以免發生損害 。 超聲波在液體介質中傳播時產生聲壓。當產生的負聲壓超過液體的內聚力時，液體中出現細小的空腔，即空化現象。空腔分為兩種，即穩定空腔和暫時空腔。
穩定空腔在聲壓的作用下來回振動，空腔周圍產生局部的單向的液體流動。這種非常小的液體流動叫做微流，在超聲波治療中起重要作用。微流可以改變細胞膜的通透性，改變膜兩側的鉀、鈣等離子的分布，因而加速組織修復的過程，改變神經的電活動，緩解疼痛。暫時的空腔在聲壓變化時破滅，產生高熱、高壓、發光、放電等現象，對機體有破壞作用。

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㈢ 醫生請進!!!

超聲的基本知識:一、超聲波的物理性能:正常人耳能聽到的聲音頻率范圍為20～20000Hz（赫茲），低於20 Hz者稱為次聲波，聲源振動頻率高於20000Hz者則稱為超聲波。超聲波屬於機械波，可在彈性介質中以固有的速度傳播。超聲在固體中的振動狀態有縱波、橫波、表面波三種，在液體和氣體中只有縱波，醫療診斷用的是超聲的縱波。超聲波有三個基本物理量，即波長（λ）、頻率（f）、和聲速(C)，它們之間的關系為：C=λ.f 波長（λ）表示聲波在介質中傳播時兩個相鄰周期的質點之間的長度, 單位為毫米（mm）。頻率（f）表示單位時間內質點振動的次數，以赫茲（Hz）為單位，在超聲診斷中，使用頻率范圍通常為2.5～10 MHz (兆赫茲，1 MHz=1000000 Hz)。聲速(C)表示超聲在某種介質中的傳播速度，即單位時間內傳播的距離，單位為米/秒（m/s）。一般而言，固體物含量高者聲速最高；含纖維組織（主要為膠原纖維）高者聲速較高；含水量較高的軟組織聲速較低；體液中聲速更低；含氣臟器聲速最低。在醫學診斷中，超聲在人體中的平均傳播速度按1500 m/s計算。超聲波的束射性：由於超聲波頻率高，波長短，在均勻介質中呈直線傳播具有良好的束射性或指向性，因此可對人體組織器官進行定向探測。靠近聲源的近場區聲束寬度幾乎相等，指向性較好，而遠場區聲束則有一定的擴散，擴散角與聲源直徑（D）及波長（λ）有關，即Sinθ=1.22λ/D。超聲成像中需加用聲束聚焦技術，以提高遠場區的圖像質量。超聲波的反射：超聲波在兩種不同介質中傳播時會發生反射。反射是指聲波在界面上部分或全部返回的過程，它遵循以下定律：即①反射和入射聲束在同一平面上；②反射聲束與入射聲束在法線的兩側；③反射角與入射角相等。超聲能量的反射取決於相鄰介質聲阻抗的差別。聲阻抗（Z）可以理解為超聲在介質中傳播時所遇到的阻力，它等於介質密度（ρ）與聲速（C）的乘積，即Z=ρ.C ，單位為瑞利。超聲波反射能量由反射系數（R1）決定，式中Z1和Z2代表介質1和介質2的聲阻抗。R1=[(Z2-Z1)/(Z2+Z1)]2的平方。如果聲阻抗相等（Z1=Z2），則R1=0，無反射產生，這種情況見於生理狀態下膽囊內膽汁、膀胱內尿液和眼球玻璃體等，病變時可見於胸水、腹水、心包積液和囊腫等；如果聲阻抗不同（Z1≠Z2），則R1≠0，反射存在；只要聲阻抗差值大於1‰時，就會產生反射回波，所以超聲波對人體軟組織具有很高的分辨力。當兩種介質的聲阻抗相差很大時（Z1<<Z2），則R1很大，產生強反射，超聲波幾乎全部反射，如在空氣和水或空氣和組織的界面上。正因為如此，超聲檢查時要在探頭與體表之間塗上適量的超聲耦合劑，以減少空氣的影響，減少聲能的損失。此外，超聲檢查肺組織困難就是因為肺組織充滿氣體的緣故。人體軟組織和實質性臟器的密度、聲速、聲阻抗與水相接近（因臟器內水的成分約佔60％～70％），聲阻抗差很小，因此反射很少，如在垂直於肝—腎分界面的入射聲波中，反射回肝中的聲能大約只佔入射波能量的6%，其餘的94%透過界面進入腎臟。總之，界面反射是超聲波診斷的基礎，沒有界面反射就得不到需要診斷的信息，但反射太強，所剩餘的超聲能量就太弱，會影響進入到第二、三層介質中的超聲能量，使診斷受到影響。超聲波的折射：折射是指超聲波在通過不同聲速的介質時發生空間傳播方向改變的過程。超聲波的折射遵循折射定律，即入射角正弦與折射角正弦之比等於界面兩側介質的聲速之比，即：SinQi/SinQt=C1/C2由上式可知，當入射聲波垂直於界面時，不發生折射；當C2>C1時，隨著入射角的增大，折射角也增大；當入射角逐漸增大到某一角度θ時，折射角達到90°，即折射波沿界面傳播；而當入射角超過θ時，入射聲波全部反射到介質1中，無聲波進入介質2中，此時θ角稱為全反射臨界角。聲波經液體入射人體皮膚，其臨界角為 70°～80°,即入射角超過80°時，則無透射聲波。如果聲速相等就沒有折射，聲波在由一種介質進入另一種介質時不發生偏移。人體各種軟組織的聲速相當接近，因此其間發生很少的折射可被忽略掉，超聲波可看成是直線傳播。超聲波的散射：超聲波在傳播的過程中，遇到遠小於波長的微小粒子，超聲波與微粒相互作用後，大部分超聲能量繼續向前傳播，小部分能量激發微粒振動，形成新的點狀聲源並以球面波方式向各個方向發散傳播，稱為散射。探頭可以在任何角度接收到散射波。人體組織器官內部的微小結構在超聲場中能產生散射，是構成臟器內部圖像的另一聲學基礎。紅細胞的直徑比超聲波要小得多，它是一種散射體。多普勒血流儀即是利用血液中紅細胞有較強的散射，才獲得多普勒頻移信號。超聲波的繞射：繞射亦稱衍射，當障礙物直徑等於或小於λ/2時，則超聲繞過該障礙物而繼續前進，反射很少，這種現象叫作繞射。超聲波波長越短，能發現的障礙物越小。這種發現最小障礙物的能力，稱為顯現力。此外，鄰近超聲束邊緣的物體，雖然沒有阻礙超聲的傳播，但會使一部分聲波偏離原來的傳播方向，沿其邊緣繞行，繞過物體後又以接近原來的方向傳播。繞射現象可導致某些被測體後方聲影抵消，繞射現象是復雜的，它與障礙物的大小、聲波波長等有關。超聲波的衰減特性：超聲波在介質中傳播時，入射聲能隨傳播距離的增加而減少的現象稱為超聲衰減。導致衰減的原因主要有超聲反射、散射、聲速的擴散和吸收。聲速擴散是指聲波隨著傳播距離的增加向聲軸周圍擴散而引起單位面積上聲能量的減少，即聲強減弱。這種衰減可以使用聚焦加以克服。吸收衰減是由於介質或人體組織「內摩擦」或粘滯性而轉換成熱能被組織「吸收」。吸收的多少與超聲波的頻率、介質的粘滯性、導熱性、溫度和傳播距離等有關。人體不同組織對入射聲能的衰減不同，其中以蛋白質的衰減最大，水分衰減最小，因此含水量多的組織聲能衰減少。超聲波的分辨力：超聲波的分辨力系指能在熒光屏上分別顯示兩點的最小間距的能力。根據方向不同可分為縱向分辨力和橫向分辨力。縱向分辨力：是指超聲能區分平行於聲速的兩點間的最小距離，也稱軸向分辨力。它取決於波長，通常頻率越高，波長越短，縱向解析度越高。單純從理論上計算，能測到物體的最小直徑，稱做最大理論分辨力，在數值上等於λ／2，但實際顯示的分辨力要低於理論分辨力5～8倍。橫向分辨力：是指超聲能區分垂直於聲速的兩點間的最小距離。它取決於聲束直徑的大小，如聲束直徑大則橫向分辨力差。一般醫用超聲診斷儀的橫向分辨力都比縱向分辨力差。多普勒效應：由於聲源和接受體在介質中存在相對運動而引起所接收的振動頻率不同於聲源所發射的頻率，其間有頻率差（頻移），其差別與相對運動的速度有關，此現象稱為多普勒效應。其方程式為：fd=±2v.cosθ. fo／c或V=fd.c／2fo.cosθ式中fd為多普勒頻移，fo為入射頻率，V為接受體運動速度，C為聲速,θ為入射波與運動方向（如血流方向）之間的夾角。由於入射頻率和介質的聲傳播速度是恆定的，因此當聲速與血流間夾角一定時，頻移的大小取決於血流的速度，而頻移fd可以用多普勒裝置檢測出來，根據上式自然就可求得血流速度V，這便是多普勒超聲診斷儀用來檢測人體血流速度的基本原理。多普勒頻移fd范圍一般在數百到數千赫茲之間，為人耳所能聽到的音頻范圍內，所以檢出fd後，可以發出聲響並且監聽。超聲波的發射、接收和成像原理：超聲波的發射和接收：超聲波是機械波，可由多種能量通過換能器轉變而成。醫學診斷用的超聲波發生裝置是根據壓電效應原理製造。經過人工極化過的壓電晶體（如人工合成的壓電陶瓷），在機械應力的作用下會在電極表面產生正、負電荷，即機械能轉變為電能，此現象稱為正壓電效應；反之，將壓電晶體置於交變電場中，晶體就沿一定的方向壓縮或膨脹，即電能轉變為機械能，此現象稱為逆壓電效應。超聲波診斷儀主要由兩部分組成，即主機與探頭。探頭也稱為換能器，由壓電晶體組成，用來發射和接收超聲波。發射：超聲波的發射是利用逆壓電效應原理。當壓電晶體受到高頻交變電壓作用時，將在厚度方向上產生脹縮現象，即機械振動，這個振動的晶片形成了超聲波的聲源，引起鄰近介質形成疏密相間的波，即超聲波。接收：超聲波的接收是利用正壓電效應原理。當界面反射回來的聲波作用於探頭的壓電晶體時，相當於對其施加一外力，使晶體兩邊產生攜帶回聲信息的微弱電壓信號，將這種電信號經過放大、處理之後則能在顯示屏上顯示出用於診斷的聲像圖。超聲波的成像原理超聲成像主要是依據超聲波在介質中傳播的物理特性，其中最為重要的是超聲波反射、散射的特性。人體各種器官與組織，包括病理組織均有它特定的聲阻抗，當超聲波在人體這一復雜的介質中傳播時，因各組織之間存在著聲阻抗差別和大小不同界面，從而產生不同的反射與散射。探頭接收反射、散射回波信號，並根據其強弱用明暗不同的光點依次顯示在熒屏上，通過不同的掃查方式顯示出人體組織臟器各層面圖象，稱之為聲像圖。人體器官表面有被膜包繞，被膜與其下方組織的聲阻抗差大，形成良好的界面反射，聲像圖上出現清晰而完整的周邊回聲，從而顯示出器官的輪廓、形態與大小。超聲成像中將來自大界面的反射波和散射體的散射波稱為回波或回聲，根據回聲信息的多少，可大致分為以下幾類：①無回聲型：表明介質均勻，內無界面反射，透聲性好。主要見於含液性器官如充盈的膀胱、膽囊等，或含液性病變如囊腫、積液等。②低回聲型：表明介質均勻細小，聲阻抗差值較小，反射弱。多見於實質而又均質的器官，如肝、脾等。③強回聲型：表明界面聲阻抗差值大，反射強。主要見於肺、胃腸及骨骼等。超聲診斷儀的類型：應用於臨床的A型、B型、M型和D型超聲診斷儀都屬於反射型超聲診斷設備，它是根據超聲在通過兩種有差異的聲阻抗界面時產生回波反射的原理而設計。A型 即幅度調制型。此法是以波幅的高低代表界面反射的強弱。當單一晶體超聲束在傳播中遇到人體內各種界面時，按照回波出現先後，從左到右依次按實際距離顯示在示波屏水平線上，並按波的有無、多少、波幅高低、波形等，再結合體表多個方向，多點探測所描繪出病變大小等進行綜合分析來判斷疾病。它對於鑒別病變的物理性質、定位穿刺抽液等較為適用，是最早興起和使用的一種超聲診斷儀，由於其操作費時，缺乏直觀圖像以及B型診斷儀的推出，A型儀器現已基本淘汰不用。B型 即輝度調制型。此法是以光點的明暗度（灰階）代表界面反射的強弱，反射強則亮，反射弱則暗。採用多晶體多聲束連續掃描，每一單條聲束上的光點連續從而構成一幅切面圖像，並根據光點的有無、強弱、多少、分布等情況可以顯示臟器或病變內部的二維圖像。圖像縱軸表示組織深度，橫軸表示掃查的密度。當掃描速度超過每秒24幀時則能顯示臟器的實際活動狀態，稱為實時顯像。根據探頭及掃描方式不同，可分為線型掃描、扇型掃描和凸弧型掃描等。B型超聲尤其是現代實時灰階B超能清晰、直觀而逼真顯示臟器或病變組織的形態、大小、內部結構以及毗鄰關系等。因此，它是目前臨床使用最為廣泛的超聲診斷儀，也是最基本的但最為重要的一種顯像方式。M型 也屬一種輝度調制型。它是將單聲束超聲波所經過的人體各層解剖結構的回聲以「運動—時間」曲線的形式顯示的一種超聲診斷法。其圖像縱軸代表人體組織自淺至深的空間位置，橫軸代表掃描時間。此法主要用於心臟的檢查，故稱M型超聲心動圖。通常它與心臟實時成像結合使用，利用M型取樣線來探測心臟結構的活動，精確測量心臟各時相的室壁厚度和房室大小等，測定心功能。D型 即多普勒超聲，它是應用多普勒效應原理檢測心臟、血管內血液流動時所反射回來的各種多普勒頻移信息，以頻譜或彩色的形式顯示，所以分為頻譜多普勒和彩色多普勒。1、頻譜多普勒 它是將血流的信息以波形（即頻譜圖）的形式顯示，其橫軸代表時間，即血流顯示的時相。縱軸代表頻移，即血流的速度。在零位線上方的頻譜代表血流朝向探頭流動，在下方的頻譜代表血流背離探頭流動。頻譜多普勒可提供血流速度與方向、血流時相與性質（如湍流、層流）等參數。同時可監聽血液流動狀態的聲音稱多普勒信號音，正常為悅耳的聲音。根據發射和接收超聲方式的不同可分為脈沖波多普勒和連續波多普勒兩種。⑴脈沖波多普勒：採用單個換能器（探頭）以短脈沖群方式發射超聲，在發射間歇期又用以接收回聲信號。探頭在發射短脈沖群超聲的間歇時間，選擇性接收所需要檢測位置的信號，這種選擇性定位接收能力稱為距離選通能力，所需檢測的區域稱為取樣容積。脈沖多普勒可以定位取樣來檢測血流為其最大優點，但探查深度及檢測高速血流受到限制。⑵連續波多普勒：採用兩個換能器，一個連續發射超聲波，另一個換能器連續接收回聲信號，沿聲束出現的血流和組織運動多普勒頻移均被疊加接收並顯示出來，缺乏距離選通定位能力。其優點是不受深度限制並可測高速血流。目前超聲儀的連續波多普勒可測量的最大流速可達10m/s，完全可以滿足臨床上的需要。2、彩色多普勒 彩色多普勒可與B型超聲、M型超聲及頻譜多普勒並用，該技術有以下三種類型。⑴ 彩色多普勒血流成像（CDFI）此法是在B型超聲基礎上，對血流的脈沖波多普勒信號進行彩色編碼，以色彩形式來顯示血流方向、血流速度及血流性質。通常以紅、藍、綠三色為基色，把朝向探頭運動產生的正向多普勒頻譜規定為紅色，背離探頭運動產生的負向多普勒頻譜規定為藍色，而方向雜亂的湍流定為綠色。除用顏色表示血流方向外，速度的快慢即頻移的大小則用顏色的亮暗來表示。彩色信號均勻無顏色的變化為層流，湍流時色彩雜亂。CDFI是實時二維血流成像，它不僅能清晰顯示心臟、血管的斷面解剖，而且能直觀顯示血流分布情況。CDFI已廣泛地應用於心臟和血管疾病的診斷，尤其對先天性心臟病、瓣膜病具有重要的臨床應用價值。CDFI同樣具有前述脈沖多普勒的使用限制，即探查深度與血流速度相互制約。當增加檢測深度時，能檢測的最大速度也下降。此外血流成像受超聲入射角度的影響很大，當超聲入射與血流方向的夾角為90о時，Cos90о=0, 則無多普勒效應發生，因此血流不能顯示；其夾角為0о時，血流顯示最佳。通常超聲入射角不能大於60о。⑵ 彩色多普勒能量圖（CDE） 它是對多普勒頻移信號的振幅-頻移曲線的面積即多普勒信號能量進行彩色編碼顯示。其能量大小主要取決於取樣中的流速相同的紅細胞相對數量的多少，因此不受超聲入射角度的影響；顯示的信號動態范圍大，即從低速至高速等不同流速的血流均能顯示。它的不足之處在於不能用彩色信號表示血流方向，不能表明血流速度的快慢，不能判斷血流的性質。⑶ 彩色多普勒方向能量圖（CCD）為混合彩色多普勒，即彩色多普勒血流成像技術與能量多普勒技術的混合。用不同的顏色編碼表示血流方向，但以能量方式顯示血流。通過這兩種技術的互補，可為超聲診斷提供更全面、更豐富的血流信息量。：超聲偽像或稱偽差是指超聲顯示的斷面圖像（包括二維聲像圖、彩色多普勒血流顯像等），與相應的解剖斷面或血流的流動軌跡圖之間存在差異。這種差異使超聲圖像不同程度的失真，從而導致誤診或漏診，因此必須加以識別。超聲偽像主要與三種因素有關：①與超聲傳播過程中某些物理特性有關；②與儀器的質量和調節因素有關；③與人體組織內某些正常結構和生理因素有關。1混響偽像：超聲垂直投射到平整的界面如胸壁、腹壁上，超聲波可在探頭和界面之間來回反射，出現多條等距離的回聲，回聲強度隨深度而遞減，也稱多次反射。混響偽像多見於膀胱前壁、膽囊底、表淺囊腫及腹水中，可被誤認為壁的增厚或腫瘤等，另外可掩蓋局部的低回聲小病灶而造成漏診。含氣的肺、腸腔可產生強烈的混響伴有後方聲影，俗稱「氣體反射」。採取適當的加壓檢查、側動探頭以改變聲束投射方向和角度、儀器近場抑制等方法，可使混響偽像減弱或消失。2多次內部混響：超聲在器官組織的異物內（亦稱「靶」內，如節育器，膽固醇結晶）來回反射，產生特徵性的彗星尾征，此現象稱內部混響。3切片厚度偽像：又稱部分容積偽像。探頭發射的超聲束具有一定的厚度或稱寬度，因此聲像圖其實是一定厚度以內空間回聲信息的疊加圖像。切片厚度偽像是因超聲束較寬，掃查時斷層較厚所引起。例如膽囊內出現鄰近肝實質的點狀回聲，類似泥沙樣結石。識別方法是改變體位，膽囊內假性泥沙樣回聲不會移動。4旁瓣偽像：旁瓣又稱「側瓣」，它圍繞著主瓣（主聲束）呈放射狀分布，在人體組織中傳播時，具有與主聲束完全相同的聲學特性。旁瓣偽像是由旁瓣反射回聲造成，例如結石、腸腔氣體等強回聲兩側出現的「狗耳」征或稱「披紗」征。因偽像特殊，容易識別。5聲影：聲影是超聲束遇到強反射（如含氣肺）或聲衰減很高的物質（如骨骼、結石、鈣化等），超聲束不能到達這些物質的後方，在其後方出現條帶狀無回聲區即聲影。結石、鈣化灶的聲影很清晰，而氣體反射引起的聲影邊緣模糊。6後方回聲增強：當超聲束通過聲衰減很小的器官或病變時，在其後方的回聲強度大於同一深度的鄰近組織的回聲。例如在膀胱、膽囊、囊腫等含液性結構的後方回聲增強，尤其囊腫的後方最為明顯。利用後方回聲增強效應，通常可以鑒別液性與實性病變。7折射聲影：折射聲影又稱邊緣聲影或邊界效應。當超聲入射角超過臨界角（臨界角是指入射角達到使超聲全部從界面上反射而不能透過界面的這一角度）時，產生全反射，以至在界面後方出現聲影。常見於球形結構（如囊腫）的側緣後方或器官的兩側邊緣（如腎的上、下極邊緣），其聲影為細狹條狀，與結石、鈣化灶的區別是結石等聲影在病灶的正後方，而折射聲影在病灶的側緣後方。改變掃查角度有助於識別這種偽像。鏡面偽像：超聲波傳播過程中遇到大而光滑的界面（類似平滑鏡面）時產生反射，反射回聲如遇到鏡面附近的靶標後按入射途徑折返，並再次經鏡面反射回探頭，此時在聲像圖上顯示出鏡面深部與此靶標距離相等形態相似的圖像。鏡面偽像常見於橫膈附近，例如在肋緣下向上掃查右肝、橫膈時，肝內單個病灶可在橫膈的兩側同時顯示。聲像圖上虛像即偽像總是位於實像的下方。識別這一偽像的基本方法是改變探頭角度，變化聲束方向，偽像將隨即發生變化或消失。9閃爍偽像：人體組織器官的低頻運動，如呼吸運動、心臟搏動、血管搏動都能產生低速的彩色信號，這些信號色彩較暗淡，閃爍出現並重疊於被檢測的血流信號中，干擾了對血流成像部位的觀察，這就是閃爍偽像。囑咐屏氣可清除呼吸運動帶來的影響，而由心臟、血管搏動引起者卻消除困難。10彩色混疊偽像：當被檢測的血流速度超過超聲儀發射超聲脈沖重復頻率（PRF）的1/2時（PRF/2是血流速度能被檢測的極限，稱為Nyquist頻率極限），就會出現同一方向的血流其顏色發生反轉，這就是彩色信號混疊現象。頻譜多普勒同樣也可出現頻譜信號的折反，即在基線的反方向出現另一頻譜信號。超聲檢查的優勢與限度：超聲檢查的優勢1超聲強度低，頻率高，對人體無放射性損傷、無痛苦；2對人體軟組織有良好的分辨力，有利於識別微小病灶；3有A型、B型、M型和多普勒超聲等，可根據不同需要選擇使用；4灰階切面圖像層次清楚，信息量豐富，因此它接近於真實的解剖結構；5活動組織器官能作動態的實時顯示，便於觀察分析；6無需造影劑即可顯示管腔結構，如腹腔大血管、肝靜脈、門靜脈和膽管等；7檢查便利、快捷和靈活，能獲取各種方位下的各種切面圖像，病灶定位準確；8能准確判定各種先天性心血管畸形的病變部位和性質；9可檢測心臟收縮與舒張功能，檢測血流速度及血流量，監測卵泡發育過程等；10使用攜帶型超聲診斷儀可方便急危重病人的床邊檢查。超聲檢查的限度1由於超聲某些物理特性，對骨骼、含氣臟器的檢查受到限制；2過於肥胖受檢者圖像質量下降，不利於圖像分析診斷；3超聲顯示範圍較小，整體性不如X線、CT、MRI等。4對操作者的技術、手法要求甚高，圖像質量和圖像信息量受人為因素的影響較大。超聲檢查前病人的准備一）檢查肝臟、膽囊、膽道及胰腺時須空腹，以防止胃腸內容物和氣體的干擾。必要時飲水充盈胃腔，以此作「透聲窗」，有利於胃後方的胰腺及腹內深部病變、血管等結構的顯示。二）早孕、婦科、膀胱及前列腺等盆腔臟器或盆腔病變的檢查，需適度充盈膀胱。三）行腹部超聲檢查前2天應避免胃腸鋇劑造影和膽系造影，因鋇劑可干擾超聲檢查。四）心臟、大血管及外周血管，淺表器官及組織的檢查，一般無需特殊准備。心肌和心包疾病心肌病是指除風濕性心臟病、冠心病、高血壓心臟病、肺心病和先天性心臟病等以外的主要以心肌病變為主要表現的一組疾病。按病因學分類：1原發性2繼發性。原發性心肌病分三種： 1擴張型（充血型 ）2肥厚型（梗阻型 ）3限制型（閉塞型）擴張型心肌病：以心肌廣泛性病變、收縮功能異常、全心擴大、心力衰竭為特徵的心臟病。病理生理：心肌的變性和壞死---心肌松軟---缺乏張力---心肌收縮力下降---心排血量減少---心室舒張末壓增高---全心擴大（以左心系擴大為主）---心室壁變薄---二尖瓣三尖瓣環擴大---造成返流---心肌收縮力下降---血流緩慢---心尖部血栓形成。臨床表現：充血性心力衰竭的症狀。超聲檢查常選用左室長軸觀、四腔觀、五腔觀，觀察腔室大小、室壁厚薄、瓣膜開放，利用多普勒技術測定瓣口血流速度及有無返流。聲像圖特點A.切面超聲心動圖：1）四腔擴大，以左心房、心室為著，呈球形，左室流出道增寬；2）四個瓣膜開放幅度均減低，以二尖瓣為著，二尖瓣開口變小與擴大左室形成大心腔小瓣口的特徵3）左室壁與室間隔厚度變薄，運動幅度小4）少數心尖部附壁血拴形成。B、M型超聲心動圖1）心室內徑擴大2）主動脈波群運動減低，重搏波消失3）二尖瓣口開放小，類似「鑽石樣」改變曲線，EPSS＞15mm 4)室間隔及左室壁運動幅度減低，增厚率下降C多普勒超聲心動圖：1）二尖瓣、三尖瓣口在左、右心房側返流束2）主動脈、肺動脈瓣口可見返流束3）各瓣口分別探及高速血流頻譜曲線。鑒別診斷1冠心病的心衰2貧血、甲亢性心臟病3風濕性瓣膜病。肥厚型心肌病以心室肌明顯非對稱肥厚、心室腔變小伴左室高動力性收縮和左室充盈受阻、順應性下降為特徵的心肌病。病理生理：心肌肥厚和排列異常---心室舒張功能受損---充盈緩慢---心室容量減小---靜脈迴流減少---多數患者以室間隔非對稱性肥厚---左室流出道狹窄---收縮中期二尖瓣前葉多出現異常向前運動（SAM）---加重左流狹窄---同時主動脈瓣出現收縮中期關閉現象---最終導致心肌順應性下降---心臟射血功能逐漸減弱---左心功能不全。根據左流狹窄分為二型：梗阻型與非梗阻型根據肥厚部位分為四型+心尖肥厚型：Ⅰ型：前部室間隔明顯增厚Ⅱ型：前、後部室間隔均增厚Ⅲ型：全部室壁均增厚Ⅳ型：室間隔與左室前、側壁增厚心尖肥厚型：心尖部心腔狹小，心腔閉塞。臨床表現：常以猝死為結局，也可以在疾病晚期進入充血性心力衰竭。超聲檢查除左室長軸觀、四腔觀外，取二尖瓣水平、乳頭肌水平短軸觀，觀察室壁增厚部位和厚度，左室流出道的寬窄及二尖瓣前葉SAM，主動脈瓣口收縮中期關閉現象。彩色多普勒探測左流射流及瓣口返流。聲像圖特徵A、切面超聲心動圖1）非對稱性心肌肥厚，以室間隔中上部為明顯，與左室後壁之比＞1.3。2) 由於增厚室間隔凸向左流及二尖瓣前葉SAM致左流變窄，左室流出道狹窄＜20mm 3＝ 心肌肥厚，回聲紊亂、粗糙形似米粒，左室腔縮小B、多普勒超聲心動圖1＝左室流出道在收縮期射流束，頻譜為單峰匕首狀2＝可探及二尖瓣及主動脈瓣口的返流束C、M型 超聲心動圖1＝收縮期二尖瓣前葉CD段可見到向前運動（SAM）2＝左室流出道變窄，常使E峰與室間隔相撞，EF下降速度明顯減弱3＝主動脈瓣運動異常，收縮中期瓣膜提前關閉，晚期再開放或左流速度很快，沖擊主動脈瓣引起主動脈瓣撲動4＝室間隔、左室壁運動先增強後降低。鑒別診斷：1）高血壓病2) SAM與主動脈瓣關閉不全、二尖瓣脫垂。三）、限制型心肌病發病率佔3% 病理生理：心內膜及心肌廣泛纖維化，心腔因纖維化和血栓形成而部分閉塞，限制心室充盈，導致心室舒張功能下降。心包積液：心包可因細菌、病毒、自身免疫、物理、化學等因素而發生急性反應和心包粘連、縮窄等慢性病變，常見的原因為結核、風濕、病毒、炎症、腫瘤等。病理生理心包由纖維素性與漿膜性兩部分組成，漿膜性分為臟和壁層，兩層之間為心包腔，內有20—30ml漿液，起潤滑作用。心包具有保護心肺、固定心臟、減少心臟搏動對肺的撞擊的作用，同時防止外力對心臟的影響。因上述原因使心包層滲出液體→心包腔積液→心包腔壓力逐漸升高→超過心包擴張的程度→心臟擴張受限→導致心室充盈減少→心排血量下降→體循環瘀血→靜脈壓升高→肝脾腫大→下腔靜脈可擴張→雙下肢浮腫。當心包大量液體積聚或超過心包承受擴張程度即使液體量不多，則出現心包填塞征。臨床表現:檢查方法：主要檢查左室長軸觀、心尖四腔觀及一系列短軸觀，觀察右室前壁、左室後壁、心尖部、心房頂部心包腔內液體量，隨體位變動時，低位液性暗區擴大情況。聲像圖特徵：在心包腔內出現無回聲暗區且隨體位而改變診斷心包積液。A、切面超聲心動圖：1少量心包積液（指液體量小於200ml）液體分布在左室後壁心包腔內，寬度為0.5-1.0cm，心臟運動不受影響。2中量心包積液（200-500ml），除左室後壁心包腔內液體寬度為1.0-2.0cm，右室前壁心包腔內液體寬度達0.5-1.0cm

㈣ 超聲波有哪些物理特性與超聲診斷有什麼關系

超聲波有以下幾種主要物理特性，並與超聲診斷有密切關系。超聲波的聲束指向性：當聲源直徑遠遠大於所發射聲波波長時，其發射的聲波才具有一定方向傳播的特性。診斷用超聲波頻率極高，波長大大小於換能器晶體片(聲源)的直徑，因此，超聲波的成束性好，指向性強。臨床上利用這種良好的聲束指向性准確地對機體某一器官和病變進行定向探測或引導穿刺來診斷疾病。反射和折射：超聲波在均勻的介質內沿直線傳播。在入射到兩種聲阻抗不同的介質界面時，如果界面的寬度大於波長，就會發生反射和折射。界面兩側聲阻抗差值有千分之一即可形成界面反射，因此超聲波對不同的軟組織分辨消正並率很高。目前所用的超聲診斷儀就是根據超聲波的反射特性而研製的。反射構成的回波，代表了組織結構內不同的解剖學和病理組織學信息，是超聲成像的基礎。繞射和散射：超聲波在介質內傳播過程中，如遇到聲阻抗不同、直徑等於或小於1/2波長的微粒時，超聲波則繞過拿跡微粒繼續前進，這種現象叫做繞射。繞射可使超聲波達到沿直線傳播不能達到的區域。而當聲波遇到一個界面遠小於其波長的微粒時，部分聲能激發微粒振動，形成新的點狀聲源向各個方向輻射聲波，這種現象稱為散射。散射是人體組織細微結構的成像基礎。例如，多普勒頻譜儀接收人
體紅細胞的散射回波，獲得多普勒的頻移信號，以此顯示其運動狀態。一清芹般來說，超聲波在人體內的大界面上產生反射，而在軟組織(包括血液)內的微小界面上發生散射。聲波的衰減：超聲波在介質中傳播時，入射的能量隨著傳播距離的增加而減少，這種現象稱為衰減。其主要原因是介質對聲波的吸收、擴散和散射。聲波的衰減給位置較深的病變診斷帶來困難。但這一特性，也可以幫助我們診斷一些疾病，如結石的後方由於聲能明顯衰減，出現聲影等，有助於識別某些特殊的病變。

㈤ 超聲波的聲束角是什麼有圖分析是最好

就是超聲波從換能器發出時邊緣與軸線間的夾角 ，角度越大耗散越快，你是研究聲納技術嗎

㈥ 超聲波束的近場區和遠場區各有什麼特點

1、近場區

生源附近由於聲壓急劇起伏，出現多個極大值和極小值，最後一個聲壓極大值處與聲源的距離成為近場長度，用N表示，N值以內的區域稱為近場區。

當測量距離r=λ/2π≈λ/6時，感應場強度與輻射場強度相當。在距離輻射源比較近(r<λ/6)的地方，感應場強度大於輻射場強度。

2、遠場區

一般當r大於3λ時，可忽略感應場的成份，認為處於遠場(區)。

輻射場強度角分布基本上與距天線的距離無關的場區，在輻射遠場區，將天線上各點到測量點的連線當作是平行的，所引入的誤差小於一定的限度。如天線尺寸為D，則遠場區距離應大於2D2/λ。

(6)超聲波聲源越近為什麼聲束會擴散擴展閱讀：

超聲波是彈性機械振動波，它與可聽聲相比還有一些特點：

傳播的方向較強，可聚集成定向狹小的線束；在傳播介質質點振動的加速度非常之大；在液體介質中當超聲強度達到一定值後便會發生空化現象。

束射特性

從聲源發出的聲波向某一方向（其他方向甚弱）定向地傳播，稱之為束射。 超聲波由於它的波長較短，當它通過小孔（大於波長的孔）時，會呈現出集中的一束射線向一定方向前進。

又由於超聲方向性強，所以可定向採集信息。同樣當超聲波傳播的方向上有一障礙 物的直徑大於波長時，便會在障礙物後產生「聲影」。這些猶如光線通過小孔和障礙物一樣，所以超聲波具有和光波相似的束射特性。

超聲波的束射性的好壞，一般用發散角的大小來衡量（習慣上用半發射角臼表示）。以平面圓形活塞式聲源為例，其大小決定超聲波基本原理於聲源的宜徑(D)和聲波的波長(λ)。

參考資料來源:網路-超聲波基本原理

參考資料來源：網路-超聲波

㈦ 超聲波基本原理的基本原理

超聲波是聲波的一部分，是人耳聽不見、頻率高於20KHZ的聲波，它和聲波有共同之處，即都是由物質振動而產生的，並且只能在介質中傳播；同時，它也廣泛地存在於自然界，許多動物都能發射和接收超聲波，其中以蝙蝠最為突出，它能利用微弱的超聲回波在黑暗中飛行並捕捉食物。但超聲還有它的特殊性質'如具有較高的頻率與較短的波長，所以，它也與波長很短的光波有相似之處。 超聲波是彈性機械振動波，它與可聽聲相比還有一些特點：傳播的方向較強，可聚集成定向狹小的線束；在傳播介質質點振動的加速度非常之大；在液體介質中當超聲強度達到一定值後便會發生空化現象。
一、束射特性
從聲源發出的聲波向某一方向（其他方向甚弱）定向地傳播，稱之為束射。 超聲波由於它的波長較短，當它通過小孔（大於波長的孔）時，會呈現出集中的一束射線向一定方向前進。又由於超聲方向性強，所以可定向採集信息。同樣當超聲波傳播的方向上有一障礙 物的直徑大於波長時，便會在障礙物後產生「聲影」。這些猶如光線通過小孔和障礙物一樣，所以超聲波具有和光波相似的束射特性。
超聲波的束射性的好壞，一般用發散角的大小來衡量（習慣上
用半發射角臼表示）。以平面圓形活塞式聲源為例，其大小決定
於聲源的宜徑(D)和聲波的波長(λ)。由此看出，要使發聲體發射出方向性有較好的超聲波，必須使θ角盡量小，發射體（聲源）的直痙D必須很大或發射的頻率f也必須很高才能得到，否則將適得其反。由於超聲波的波長要比可聽聲的波長短，所以它就比可聽聲波有較好的束射特性，頻率愈高的超聲波，波長愈短，這種向一定方向傳播的特性就愈顯著。 超聲波在各種介質傳播時，隨著傳播距離的增加，超聲強度會漸漸減弱，能量逐漸消耗，這種能量被介質吸收掉的特性，稱之為聲吸收。1845年斯托克斯(Stoke。G．G．)發現：當聲波通過液體，因液體質點相對運動而產生的內摩擦（即粘滯作用）導致聲吸收，因而導出了由介質的內摩擦或粘性引起的液體中聲吸收公式。還有，當聲波在液體介質中傳播時，壓縮區的溫度將高於平均溫度；相反，稀疏區的溫度低於平均溫度，因此，由於熱傳導使聲波的壓縮和稀疏部分之間進行熱交換，從而引起聲波能量的減少1868年基爾霍夫(Kirchhoff G.)導出了由熱傳導引起的聲吸收公式。
由此看出，吸收系數a與聲波頻率的平方成正比，當頻率增加10倍，則吸收系數就增大100倍。即頻率愈高，吸收愈大，因而聲波傳播的距離愈小。在氣體中，1920年愛因斯坦提出了由聲頻散來確定締合氣體的反應率，從而促進了對氣體分子熱弛豫吸收機制延伸到液體的研究，得出了由於介質中的分子相互之間的碰撞引起分子熱弛豫吸收。所以低頻聲波在空氣中可以傳播很遠距離，而高頻聲波在空氣中很快的衰減了。
在固體中，聲吸收在很大程度上取決於固體的實際結構。
由以上看出引起不同介質對聲吸收的原因很多，但主要原因是介質的粘滯性、熱傳導、介質的實際結構及介質的微觀動力學過程中引起的弛豫效應等，這些介質中的聲吸收都隨著聲的頻率而變化。超聲波是高頻率的聲波，在同一介質中傳播時，隨著頻率的增大，被介質吸收的能量就愈大。例如頻率為105Hz的超聲波在空氣中被吸收的能量比頻率為104Hz的聲波大100倍；對同一頻率的超聲波因傳播的介質不同。如在氣體、液體、固體中傳播時，其吸收分別為最厲害、較弱、最小。所以超聲波在空氣中傳播距離最短。
超聲波在均勻介質中傳播時，由於介質的吸收，而影響聲強度隨距離的增加而減弱，這就是聲波衰減。
當超聲波起始強度為J0，經過x米距離後，其強度為
Jx= Joe-2ax「 』
式中a為吸收系數（衰減系數）。
由上可得在各種介質中聲波的吸收系數，
由此看出超聲強度是以指數而衰減的。例如頻率為106Hz的超聲波在離開聲源以後，在空氣中經過0. 5m距離，其強度就要減弱一半；在水中傳播，要經過500m的距離後才使強度減弱一半，
可看出在水中傳播的距離相當於在空氣中傳播距離的1000倍。隨著頻率的增高，衰減越快。如頻率為1011Hz的超聲在空氣中傳播，當在離開聲源的一剎那間就會全部消失得無影無蹤。在粘度很大的液體中，超聲被吸收得更快。例如在200C時，使頻率為300kHz的超聲的強度減至一半，只需0.4m厚的空氣就夠了，至
於在水中就要經過440m，在變壓器油中就要傳播100m左右，而在石蠟中只需傳播3m左右。因此，粒度極大的物質（橡皮、膠木、瀝青）則是超聲波良好的絕緣體。 超聲波傳播的能量比可聽聲大得多。因為當聲波到達某一物質時，由於聲波的作用使物質中的分子也跟著振動，振動的頻率和聲波頻率一樣，所以分子振動頻率決定了分子振動的速度，頻率越高速度越大。從而物質的分子由振動而獲得了能量，其能量除了與分子的質量有關外，還與分子的振動速度的平方成正比，而振動速度又與分子振動的頻率有關，所以聲波的頻率越高，也就是物質分子得到的能量越高。超聲波的頻率比聲波的頻率可高得多，所以超聲波可使物質分子獲得更大的能量。由此說明超聲波本身可
以供給物質足夠大的能量。
我們平常人耳能聽到的聲波頻率低、能量小。如高聲談話聲約等於50uW/cm2的強度。但超聲波所具有的能量就比聲波大得多。例如頻率為106Hz的超聲振動所具有的能量，比振幅相同而頻卒為103Hz的聲波振動的能量要大100萬倍，因為聲波的能量與頻率的平方成正比。由此看出，主要是超聲波的巨大機械能量
使物質質點產生了極大的加速度。
在一般工作中，正常響度的揚聲器的聲強為2·10-9W/cm2；炮的射擊聲的聲強為10 - 3W/cm2；中等響度的聲音使水的質點所獲得的加速度只有重力加速度（980cm/s2）的百分之幾，所以不會對水產生影響。然而如果把超聲作用於水中，使水質點所達到的加速度可能比重力加速度大幾十萬倍甚至幾百萬倍，所以就會使
水質點產生急速運動。它在超聲提取中有著極其重要的作用。 空化現象是液體中常見的一種物理現象。在液體中由於渦流或超聲波等物理作用，致使液體的某些地方形成局部的負壓區，從而引起液體或液體一固體界面的斷裂，形成微小的空泡或氣泡。液體中產生的這些空泡或氣泡處於非穩定狀態，有初生、發育、隨後迅速閉合的過程，當它們迅速閉合破滅時，會產生一種微激波，使局部區域有很大的壓強。這種空泡或氣泡在液體中形成和隨後迅速閉合的現象，稱為空化現象。
關於空化基本過程以及空化與沸騰的區別簡述如下：當液體在恆壓下加熱或在恆溫下用靜力或動力方法減壓時，可達到茌液體中有蒸氣空泡或充滿氣體的空泡（或空穴）開始出現並發育，隨後又閉合。這一狀態若由溫度升高所引起，稱之為「沸騰」；若溫度基本不變而由局部壓力下降所引起，稱之為「空化」。
由以上空化基本過程看出空化有以下特徵：空化是一種液體中出現的現象，在任何正常環境下，固體或氣體都不會發生空化；空化是液體減壓的結果，因此大體上可由控制減壓程度來控制空化現象；空化是一種動力學現象，它涉及空泡的發育與閉合。
超聲空化是強超聲在液體中傳播時，引起的一種特有的物理現象，也是引起液體中空腔的產生、長大、壓縮、閉合、反跳快速重復性運動的特有的物理過程。在空泡崩潰閉合時產生局部高壓、高溫，由於聲場中的頻率、聲強和液體的表面張力、粘度以及周圍環境的溫度和壓力等影響，液體中的微小氣核在聲場的作用下響應可能是緩和的，也可能是強烈的。故人們將聲空化分為穩態和瞬態兩種空化類型。
穩態空化主要是指那些內含氣體和蒸氣的空化泡的動力學行為，是一種較長壽命的氣泡振動。這種空化過程一般在小於1W/cm2聲強時產生，空化氣泡振動時間長，且持續幾個聲波周期。在聲場中這種振動氣泡，由於在膨脹時氣泡的表面積比壓縮時大，使膨脹時擴散到泡內的氣體比壓縮時擴散到泡外的多，而使氣泡在振動過程中增大。當振動振幅足夠大時，會使氣泡由穩態轉變為瞬態空化，繼而發生崩潰。
瞬態空化一般指在大於1W/cm2的聲強時所產生的空化氣泡，振動只在一個聲周期內完成。這種在聲場中振動的氣泡，當聲強足夠高、聲壓為負半周時，液體受到大的拉力，氣泡核迅速脹大，可達到原來尺寸的數倍；繼而在聲壓正半周時，氣泡受到壓縮因突然崩潰而裂解成許多小氣泡，以構成新的空化核。在氣泡迅速收縮時，泡內的氣體或蒸氣被壓縮，而在空化泡崩潰的極短時間，泡內產生約5000K的高溫，類似太陽表面的溫度；局部產生約500大氣壓的高壓，相當於深海底的壓力；溫度變化率高達109K/s;並伴隨產生強烈的沖擊波和時速達400km的射流、發光現象，也可聽到小的爆裂聲。可見空化所提供的能量，使局部產生高壓、高溫、高梯度流動，為葯材中難以提取的成分提供了一種新的提取途徑。
對超聲空化的研究，始於20世紀30年代，在Monnesco和Frenzel等發現聲發光(SL)後，由追索發光起因引起的對超聲空化氣泡運動的研究及對其基本效應的測量。他們採用對液體中超聲空化群體氣泡進行測量，研究丁「多泡空化」；到20世紀60年代中國科學院汪承灝、張德俊等在應崇福院士指導下，研究了用動力式方法產生的單一空化氣泡的完整運動過程，並實驗證明了空化的光輻射和電磁輻射均發生於氣泡閉合時刻，他們還研究了空化的
乳化作用及機械效應。20世紀80年代美國Gaitan和Crum等人採用聲懸浮技術將單一氣泡「囚禁」在容器的駐波場波腹處，使之與外加超聲場同步產生周期性的空化過程，並進行了測量。這些成果都為超聲在工農業、醫學等方面的應用提供了理論基礎，也為超聲空化的測量提供了條件。
空化強度的測量
根據目前的報導，超聲空化強度還沒有一種絕對的測定方法，但超聲在實際中的應用效果在某些方面是與空化強度有著直接關系，所以想方設法測量空化強度在實際應用中有著重要的意義。而空化強度不但和空化泡閉合時所產生的壓力大小、單位體積中的空化泡數量有關，還與各種類型的空化泡有關，所以只能測量相對強度。目前主要是從超聲清洗的角度研究，以直接衡量超聲清洗的效果，其方法有：
腐蝕法：將厚度約20um的鋁、錫或鉛箔置於聲場中一定距離上受空化腐蝕，在一定的時間內取出，稱出腐蝕樣的重量，以衡量相對的空化強度，這種方法稱之為膺蝕法。這種方法可測量由液體表面到不同深度的相對空化強度。測量的方法是要求金屬樣品表面光潔度一致，進行多次測量，以求出平均值。
化學法：將碘化鈉置於四氯化碳中，在聲空化作用下以釋放出碘的多少，來衡量相對的空化強度，這種方法稱為化學法。這種方法是用分光光度計或者放射性示蹤方法作釋放碘的定量測定。因為在超聲強度5 -30 W/cm2，處理1 min，碘的釋放量隨聲強的增加而增加，故以釋放量的大小，測定其空化強度。
清除污物法：用帶有放射性污物的工件作為清洗樣品，用超聲清洗後，定量測量污物除去的數量，以此衡量超聲清洗的效果或相對的空化強度，這種方法稱之為清除污物法。在實際應用中還有測量空化雜訊的方法等，在此不多述了。
超聲空化的消極作用及應用
由於聲空化現象產生氣泡的非線性振動以及它們破滅時產生爆破壓力，所以伴隨空化現象能產生許多物理和化學效應。這些效應有消極方面的作用，但也有在工程技術中得到應用的方面。如艦船用的高速旋轉的螺旋槳槳葉的表面，常受到空化產生的壓力打擊作用，「腐蝕」成一些斑痕。空化嚴重時，大量氣泡的出現會影響螺旋槳的推力。在民用工業中，空化「腐蝕」會損壞管道和器件。然而，利用空化產生的激波打擊作用，或氣泡閉合的局部高溫可以在工業中得到有益的利用。如超聲清洗，就是利用聲波復雜構造異形的孔道，藉助超聲空化能對放在洗滌劑中的機件微型機件清洗；也可在鍋爐中進行超聲除垢和防水垢沉積；還可利用空化對葯劑生產過程進行乳化，在工業上制備油一水之類混合溶液的乳劑；進行超聲焊接（破壞金屬表面氧化層，促金屬焊接）；利用超聲空化促進某些化學反應過程；打破植物細壁，促進化學成分向溶劑中溶解，提高化學成分提出率等應用。
一、 超聲原理概述超聲波清洗的原理是發生器產的高頻振盪電信號。通過換能器轉換成高頻的機械振動，傳播到清洗液中，對工件實施高效的清洗。其工作機理是運用空化作用成倍或十幾售地提高清洗效果。當把液體放入清洗機內，施加超聲波後，由於超聲波在清洗液中是一種疏密相間，輻射傳播的高頻波，從而使液體高速往復振動。在振動的負壓區由於周圍的液體來不及補充，形成無數的微小真空氣泡，而在正壓區，微小氣泡在壓力下突然閉合，在閉合過程中由於液體間相互碰撞產生強大的沖擊波形成最高可達幾千個大氣壓的瞬時高壓，作用在被清洗的工件上。吸附在工件上的油膩、雜質在連續不斷的瞬時高壓作用下迅速脫離工件。從而達到清潔的目的。 超聲波的兩個主要參數 超聲波的兩個主要參數： 頻率：F≥20KHz； 功率密度：p=發射功率(W)/發射面積(cm2);通常p≥0.3w/cm2; 在液體中傳播的超聲波能對物體表面的污物進行清洗，其原理可用「空化」現象來解釋：超聲波振動在液體中傳播的音波壓強達到一個大氣壓時，其功率密度為0.35w/cm2，這時超聲波的音波壓強峰值就可達到真空或負壓，但實際上無負壓存在，因此在液體中產生一個很大的壓力，將液體分子拉裂成空洞一空化核。此空洞非常接近真空，它在超聲波壓強反向達到最大時破裂，由於破裂而產生的強烈沖擊將物體表面的污物撞擊下來。這種由無數細小的空化氣泡破裂而產生的沖擊波現象稱為「空化」現象。 太小的聲強無法產生空化效應。 超聲波清洗機由三個主要部分組成： （1）裝載清洗液的不銹鋼清洗缸 （2）超聲波發生器（3）超聲波換能器 超聲波清洗機具有清潔度高，機器噪音小、設備壽命長等優點。並能對幾何形狀比較復雜，例如有各種盲孔、微孔、深孔等用其他清洗方法難以清洗的零件進行高效清洗。由於具有以上獨特的性能，所以越來越被人們認識和接受。二、 設備特點當超聲波清洗機注滿水接通電源後，電路把50赫茲的交流電轉換成超聲波頻率的交流電、產生振盪，這種振盪的形成就是通過電感及換能器電容組成諧振電路，並將振盪信號通過反饋持繼不斷地進行下去。經晶體管進行放大後再送給串聯諧振電路。這個諧振頻率在機器出廠前精確地調整在換能器固有諧振頻率上，以發揮換能器最佳效果。 換能器是通過螺柱和強力粘合劑粘結在不銹鋼清洗槽底面上的，換能器將超聲波機械能通過槽底傳施給槽內液體，然後作用於液體中的被清洗工件，從而實現了超聲波清洗的功能。 大功率晶體管是工作在開關飽和工作狀態，所以其輸出波形為方形。當方波進入諧振電路後，經電感和電容的濾波後，就成為正弦波，所以實際上作用在換能器上的電流波形，已成為正弦波。 超聲波清洗機的超聲波電源發生器有兩種，一種是自激電路，另一種是他激電路。自激電路結構簡單、實用、經濟性好；他激電路功率大，具有頻率跟蹤和限流，發熱等多種保護，兩種電路分別適合不同層次企業和更廣泛的客戶需要。三、 使用方法1. 將發生器與清洗槽連接電纜接好。2. 將槽內注入選用的清洗液。3. 將發生器接入220V±10% 50赫茲交流電源。4. 打開發生器電源開關，電源指示燈亮（此時槽內液體開始振動空化）。四、 注意事項1. 為了延長使用壽命，建議將設備放在通風、乾燥的區域，發生器後側的風扇孔應定期清潔。發生器四面留有通風口，以使氣流暢通無阻。2. （1）清洗槽必須放入液體後才能開機工作，最低水位高度>100mm（底振式）且水平放置，換能器在側面時，為清洗槽槽沿100mm處，如在空氣狀態開機會損壞機器。（2）當清洗缸體溫度為常溫時，切勿將高溫液體直接注入缸內，以免導致換能器松動而影響機器正常使用 。（3）當清洗液因污染而需要更換時，切勿將低溫液體直接注入高溫缸體內，這同樣可導致換能器脫落，同時應當關閉加熱器開關，以免加熱器因槽內無液體而損壞。（4）定期檢查換能器，切勿使其變潮及撞擊，以免造成不必要的損失。3. 使用完畢後，應關閉總電源。4. 關機後不要立刻重新開機，間隙時間應在1分鍾以上。

㈧ 超聲波的特性

1、超聲波在傳播時，方向性強，能量易於集中；

2、超聲波能在各種不同媒質中傳播，且可傳播足夠遠的距離；

3、超聲波與傳聲媒質的相互作用適中，易於攜帶有關傳聲媒質狀態的信息診斷或對傳聲媒質產生效用及治療；

4、 超聲波可在氣體、液體、固體、固熔體等介質中有效傳播；

5、 超聲波可傳遞很強的能量；

6、 超聲波會產生反射、干涉、疊加和共振現象。

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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2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。

2、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。

參考資料來源：網路-超聲波