納米超聲波檢查什麼

A. 超聲波的原理及應用

從客觀上講，超聲和可聽聲，除頻率范圍不同外，並沒有差異．但超聲由於頻率高，便具有一些特點，尤其重要的是，這些特點可加以利用，這正是人們所以研究超聲規律的原因．

超聲的特點之一很簡單，就是聽不見．前面提到，聲音來源於部件的振動．振動除產生聲波外，還可以產生其它作用，其中一些作用將在下面介紹．如果我們激發振動的目的是這些其它作用，那麼通常我們不想同時產生聽得見的聲音，因為這些聲音這時是雜訊．在這種情況下，可以激發20000Hz以上的振動，既能完成一些其它功能，又不伴生干擾．

超聲的第二個特點是波長小．任何一種波動（聲波、電磁波、等離子波等等）都有一些共同的基本參數，其中之一是傳播速度，另一個就是波長．聲波是機械波，或說是力學波．媒質中有聲波傳播時，原來是靜止的媒質質點會以原佔位置為中心作很微小（例如也許只幾十納米）的振動，每個質點在振動若干次後將恢復靜止．但這種振動的狀態，由於媒質的彈性，會傳給緊鄰的質點，依次向下傳遞，可能傳得很遠，在海洋中甚至可傳到1000km以外．這種傳遞的速度就是聲波的傳播速度．

確定．對於單一頻率的正弦或餘弦波，波長是波峰與波峰之間或波谷與波谷之間的空間距離．

超聲頻率高，因此波長小．這有兩點重要後果．一點是不必用尺寸很大的聲源，即振動源，就可以產生指向性比較尖銳的聲波．定性地說，指向性描述聲源所發射聲束的狹窄程度，狹窄的象手電筒所發射的光，寬廣的或說彌散的可象電燈泡所發射的光．在許多聲波應用中，我們需要前者而不需要後者．可以證明，如果要產生前者，聲源的尺寸應當比聲波的波長大幾倍．1MHz的聲波在水中的波長約為1.4mm，而1000Hz的聲波在水中的波長約為1.4m，製作和搬運一個直徑幾毫米的聲源顯然比製作和搬運一個直徑幾米的聲源省事得多．

由於同樣的原理，不僅容易實現狹窄的聲束，還容易實現聲束聚焦，象人們通常聚焦光那樣．在焦點或焦區，聲強可以很高，從而產生一些強烈的作用．

超聲波長小的第二點重要後果是，超聲可以被微小的障礙物散射開來．平面聲波在傳播過程中遇到有限大小的障礙物時會被障礙物所散射，就是說，入射波不再沿原方向傳播，而是向四周散開,包括散到與入射方向相反的方向．所謂障礙物是指材料的聲學參量ρc不同於基質ρ0c的物體，ρ是密度（因此基質內的空穴也是障礙物．）．沿各個方向散開的聲波幅度分布，或說散射圖案，因障礙物的尺寸與波長之比而異．可以想見，當ρc差別不大時，如果聲波波長遠大於障礙物的尺寸，聲波幾乎會忽略障礙物的存在，反之則聲波幾乎象碰上一個界面，而被反射和折射．如果聲波波長接近於障礙物的尺寸，聲波的散開程度會較大．在某些聲波應用中我們倒希望聲波被散開，從而可以通過測量散射圖案，判斷不透明媒質中有沒有障礙物以及是怎樣的形狀、大小、內含物的障礙物．假若障礙物很大，我們可以採用頻率低、波長長的聲波，若障礙物很小，我們就需用頻率高、波長短的超聲．

超聲的第三個特點是與物質有相互作用．聲波的某些物理的、化學的、生物的效應，或籠統地說，聲波與物質的相互作用，只有在高頻率范圍才會發生．例如有多種類的所謂「弛豫效應」，分別只在不同的高頻率范圍才能出現．又例如，超聲在液體中有一個很突出的物理效應，叫「空化效應」．超聲會在液體中產生空穴或氣泡，這些氣泡處於非穩定狀態，在適當條件下會迅速崩潰，從而在氣泡內產生幾千度的高溫，在氣泡周圍產生近千大氣壓的激波．高溫和強激波的出現則可以導致聲致發光、水中聲致自由基、機械作用（如粉碎、乳化等等）、化學反應活性加強、高分子解聚等效應．

超聲的一個特點是容易形成細聲束，以及可以被相當小的障礙物所散射，其中包括背（逆）向散射．將這束細聲束向正前方射出，同時使它上下左右擺動，便可以搜索前方有沒有障礙物．用電子學的手段，容易測量反射波或背散射波回轉的時間，在已知聲速的情況下，可以確定前方障礙物的位置．當障礙物足夠大時，從回波隨聲束移動的分布，可以顯示出障礙物的形狀；對比較小的障礙物，人們正在尋求判斷障礙物的大小、形狀、內含物等特徵的方法．對於不均勻的透明材料，我們常用光學的辦法檢測；對於不透明材料，用普通的光學方法是做不到的．而包括超聲的聲波則能夠透入任何媒質，不論這媒質是氣體、液體、還是固體，也不論透不透光，對不同媒質的差別只是透入深淺不同．利用超聲來檢查或顯示媒質中是否存在障礙物，以及障礙物有哪些特徵，叫做超聲檢測．

B. 超聲波有什麼用途人們是怎樣利用超聲波的。

超聲波是一種頻率高於20000赫茲的聲波，它的方向性好，穿透能力強，易於獲得較集中的聲能，在水中傳播距離遠，可用於測距、測速、清洗、焊接、碎石、殺菌消毒等。在醫學、軍事、工業、農業上有很多的應用。

在中國北方乾燥的冬季，如果把超聲波通入水罐中，劇烈的振動會使罐中的水破碎成許多小霧滴，再用小風扇把霧滴吹入室內，就可以增加室內空氣濕度，這就是超聲波加濕器的原理。如咽喉炎、氣管炎等疾病，很難利用血流使葯物到達患病的部位，利用加濕器的原理，把葯液霧化，讓病人吸入，能夠提高療效。利用超聲波巨大的能量還可以使人體內的結石做劇烈的受迫振動而破碎，從而減緩病痛，達到治癒的目的。超聲波在醫學方面應用非常廣泛，可以對物品進行殺菌消毒。

超聲效應已廣泛用於實際，主要有如下幾方面：

1. 超聲檢驗

2. 超聲處理

3. 超聲波清洗

4. 超聲波加濕器

5. 基礎研究

6. 超聲除蟎

7. 超聲除油

8. 超聲波空泡煉油化學原理

9. 醫學超聲波檢查

10. 工業自動化控制

11. 超聲波提取生物納米（超聲波化學合成法）

12. 超聲波制葯

13. 超聲波對化妝品的分散

14. 超聲波對酒的醇化—催陳技術

C. 超聲波在生活中的用途

超聲波是聲波的一種，而聲波是一種機械波，即因物體振動而產生的一種縱波，每秒震動的次數稱作聲波的頻率（單位是赫茲：Hz）。

第二個領域是超聲處理，這是靠超聲波強大的能量實現的，比如利用超聲波清洗眼鏡，工廠中除塵，超聲波焊接等，這都是依靠超聲波強烈的震動完成的。

D. 超聲波的用途

超聲效應已廣泛用於實際，主要有如下幾方面：
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。
超聲處理
紀錄片 《匠心》增產調優 超聲興農
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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。
超聲波清洗
清洗的超聲波應用原理是由超聲波發生器發出的高頻振盪信號，通過換能器轉換成高頻機械振盪而傳播到介質， 清洗溶劑中超聲波在清洗液中疏密相間的向前輻射，使液體流動而產生數以萬計的微小氣泡，存在於液體中的微小氣泡（空化核）在聲場的作用下振動，當聲壓達到一定值時，氣泡迅速增長，然後突然閉合，在氣泡閉合時產生沖擊波，在其周圍產生上千個大氣壓力，破壞不溶性污物而使它們分散於清洗液中，當團體粒子被油污裹著而粘附在清洗件表面時，油被乳化，固體粒子即脫離，從而達到清洗件表面凈化的目的。
超聲波加濕器
理論研究表明，在振幅相同的條件下，一個物體振動的能量與振動頻率成正比，超聲波在介質中傳播時，介質質點振動的頻率很高，因而能量很大.在中國北方乾燥的冬季，如果把超聲波通入水罐中，劇烈的振動會使罐中的水破碎成許多小霧滴，再用小風扇把霧滴吹入室內，就可以增加室內空氣濕度，這就是超聲波加濕器的原理。如咽喉炎、氣管炎等疾病，很難利用血流使葯物到達患病的部位，利用加濕器的原理，把葯液霧化，讓病人吸入，能夠提高療效。利用超聲波巨大的能量還可以使人體內的結石做劇烈的受迫振動而破碎，從而減緩病痛，達到治癒的目的。超聲波在醫學方面應用非常廣泛，可以對物品進行殺菌消毒。
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1012Hz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。
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。
超聲除油
將黏附有油污的製件放在除油液中，並使除油過程處於一定頻率的超聲波場作用下的除油過程，稱為超聲波除油。引入超聲波可以強化除油過程、縮短除油時間、提高除油質量、降低化學葯品的消耗量。尤其對復雜外形零件、小型精密零件、表面有難除污物的零件及絕緣材料製成的零件有顯著的除油效果，可以省去費時的手工勞動，防止零件的損傷。
超聲波除油的效果與零件的形狀、尺寸、表面油污性質、溶液成分、零件的放置位置等有關，因此，最佳的超聲波除油工藝要通過試驗確定。超聲波除油所用的頻率一般為30kHz左右。零件小時，採用高一些的頻率；零件大時，採用較低的頻率。超聲波是直線傳播的，難以達到被遮蔽的部分，因此應該使零件在除油槽內旋轉或翻動，以使其表面上各個部位都能得到超聲波的輻照，受到較好的除油效果。另外超聲波除油溶液的濃度和溫度要比相應的化學除油和電化學除油低，以免影響超聲波的傳播，也可減少金屬材料表面的腐蝕。
超聲波空泡煉油的化學原理
液體內部產生的強超聲波引發出高能量密集式空泡群，空泡爆炸時，在微小的空間內瞬間產生高達一千大氣壓的壓力和上千度的高溫。
在高壓高溫下，重油分子中C-C鍵斷裂，大分子的碳氫化合物分解為小分子的碳氫化合物； 原料中硫的有機化物在超聲波與空泡作用下，其C-S鍵發生斷裂，轉變為中間烯烴、正烷烴、芳烴和硫化氫。生成的烯烴在超聲波熱解過程中轉變為正烷烴和芳烴。
含硫份高的重油大分子轉化為低硫小分子的汽油和柴油。少量沒有轉化或轉化程度低的剩餘物用於制備高品質瀝青。
醫學超聲波檢查
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。
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、管腔是否狹窄、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。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。
工業自動化控制
利用聲波反射、衍射、多普勒效應，製造超聲波物位計、超聲波液位計、超聲波流量計等。
超聲波提取生物納米（超聲波化學合成法）
超聲波化學反應中，起關鍵作用的是聲波的空化效應，在超聲波的輻照過程中，在液體里將發生空化氣泡的形成，長大和崩滅，當空化氣泡崩滅時產生一個覆蓋著的強壓力脈沖，產生許多獨特的性質，例如產生高達5000K的高溫，大於200Mpa的壓力，以及高達1010K/p的降溫速度，這就是超聲波化學合成的能量來源，Kcap、Okitso等將0.5μm的oAl1/O3粉末加入到PdLN.2N3Cl.3H20溶液中，再加入一種對Pd2，還原起促進作用的規類，然後用20KHz的超聲波輻照，在Al2O2表面合成出10nm左右的Pd納米粒子。
超聲波制葯
1．注射用醫葯物質的分散——將磷脂類與膽固醇混合用適當方法與葯物混合在水溶液中，經超聲分散，可以得到更小粒子（0.1um左右）供靜脈注射。
2．草葯提取——利用超聲分散破壞植物組織，加速溶劑穿透組織作用，提高中草葯有效成分提取率。如金雞納樹皮中全部生物鹼用一般方法侵出需5小時以上，採用超聲分散只要半小時即可完成。
3．制備混懸劑——在超聲空化和強烈攪拌下，將一種固體葯物分散在含有表面活性劑的水溶液中，可以形成1μm左右口服或靜脈注射混懸劑。例「靜注喜樹鹼混懸劑」「肝臟造影劑」、「硫酸鋇混懸劑」。
4．制備疫苗——將細胞或病毒藉助於超聲分散將其殺死以後，再用適當方法製成疫苗。
超聲波對化妝品的分散
為了更進一步提取葯物精華和粒子微細化，並節約生產成本，達到分散、乳化效果，使化妝品更深入滲透到肌膚里層，讓肌膚很好的吸收，發揮葯物的效力和作用，採用超聲波乳化可達到非常理想的效果。採用超聲分散，則不需要使用乳化劑，就能使蠟及石蠟乳化、化妝水等油的微粒子分散。石臘在水中分散的粒子直徑可達1μm以下。
超聲波對酒的醇化—催陳技術
一瓶美酒以它的酒味醇厚，綿軟柔和、芳香濃郁為人青睞，人們常用陳年老酒來形容酒的珍貴，一瓶上世紀的陳酒，標價幾萬元，其價格的含義在於時間的存放上。酒的主要控制因素是化學變化即酸的形成，並進一步酯化，酯參與乙醇和水的締合。剛出廠的酒含有戍醇，有辛辣味，這種氣味要經過很長時間才能化解，這個緩慢變化稱酒的醇化。用功率1.6KW，頻率17.5kHz~22kHz的超聲波處理5min~10min，可使酒的老熟時間縮短1/3到1/2。