超声波声源越近为什么声束会扩散

㈠ 超声波治疗的物理特性

超声波与声波的本质相同，都是物体的机械振动在弹性介质中传播所形成的机械振动波。 1.因声波是物质传播能的一种形式，所以其传播必须依赖介质，而在真空中则不能传播，此与光波、电磁波不同。
2.超声波向周围介质传播时，产生一种疏密的波形。这种连续的压缩层和稀疏层交替形成的弹性波和声源振荡的方向一致，是一种弹性纵波）。由于超声波具有非常短的波长，可以聚集成狭小的发射线束而呈束状直线播散，故传播具有一定的方向性。
3.传播速度声波的传播速度与介质的特性有关，而与声波的频率无关。声波的传播速度都随介质温度的上升而加快。
4.超声的吸收与穿透：超声在介质中传播时，强度随其传播距离而减弱，这说明超声能量被吸收，超声的吸收与介质的密度、粘滞性、导热性及超声的频率等有关。超声在气体中被吸收最大，液体中被吸收较小，固体中吸收最小，在空气中的吸收系数比在水中约大一千倍。且介质的吸收系数又与超声波频率的平方成正比，因而高频超声在空气中衰减异常剧烈，所以在治疗中声头下虽是极小的空气光泡，也应避免。
在实际工作中常用半价层或半吸收层来表明一种介质对超声波的吸收能力。半吸收层是指超声波在某种介质中衰减至原来能量的一半时的厚度。半吸收层厚度大，表示吸收能力弱，不同组织对同一频率的超声波其半吸收层值不同，如频率300千赫的超声波，肌肉半吸收层值为3.6厘米，脂肪为6.8厘米，肌肉加脂肪为4.9厘米。同一组织对不同频率的超声波吸收也不同，超声频率愈高吸收愈多，穿透愈浅，如90千周的超声能穿透软组织10厘米，1兆周的超声将穿透5厘米，而4兆周的超声只穿透1厘米深度。因此，常用于理疗的超声波选用8000千周/秒，穿透深度为5厘米左右。
5.折射、反射与聚焦：超声波由一种介质传播至另一种介质时，将在界面处一部分反射回第一种介质（反射），其余透过界面进入第二种介质，但会发生传播方向的偏转（折射）。声波在界面被反射的程度决定于两种介质的声阻差及入射角的角度。入射角越小，反射角就越小，超声能量反射越少，作用效率越高。声阻差越大，反射程度也越大，（介质的密度和声速的乘积叫介质的声阻）。
声头与空气间反射近于100%，所以超声治疗时需用石腊油等作接触剂，以减少反射。实验证明，由声头进入组织的超声能量只有35～40%，而60～65%被反射。由于空气与组织间的反射，使大量超声能丧失，所以超声波不能通过肺和充气的胃肠。
基于超声传播的反射、折射原理，采用透镜及弧面反射而将声束聚焦于焦点上以产生强大的能量，而治疗某些疾病，如用集束超声波破坏脑部肿瘤等 超声波在介质中传播的空间范围即介质受到超声振动能作用的区域叫超声声场。超声因其频率高，具有类似光线的束射特性，在接近声头的一段为几乎平行的射束，称之为近场区。其后射束开始扩散，称之为远场区。由于超声场的这种特性，为克服能量分布的不均，在治疗时声头应在治疗部位缓慢地移动。
超声声场
描写超声声场的主要物理量有声压和声强。
1.声压：超声波在介质中传播时，介质质点在其平衡位置附近做往复运动，使介质内部发生有节律的疏密变化，这种疏密变化形成了压力变化，即声压。代表超声波的强度。声压与超声波的频率和振幅成正比，与声阻成反比。
2. 声强：为单位时间内声能的强度，即在每秒内垂直通过每平方厘米面积的声能。常用测量单位是瓦特/厘米2（W/cm2）。临床常用治疗剂量为3W/cm2以下。 超声波在介质中传播时，介质质点在其平衡位置附近作往复运动，使介质内部发生有节律的疏密变化，这种疏密变化形成了压力变化，能对人体组织细胞产生微细按摩作用。微细按摩作用是超声波治疗疾病的最基本的机制。这种对细胞的微细按摩作用可以改变组织细胞的体积，减轻肿胀，改变膜的通透性，促进代谢物质的交换，改变细胞的功能，提高组织细胞的再生能力。所以治疗某些局部循环障碍性疾病，如营养不良性溃疡效果良好。有人观察在超声波的机械作用下，脊髓反射幅度降低，反射的传递受抑制，神经组织的生物电活性降低，因而超声波有明显镇痛作用。超声的机械作用还能使坚硬的结缔组织延长、变软，用于治疗疤痕、粘连及硬皮症等。
可见，超声波的机械作用可软化组织、增强渗透、提高代谢、促进血液循环、刺激神经系统及细胞功能，因此有重要的治疗意义，在超声治疗机理上占重要地位。 超声波作用于机体时可产生热，超声波在机体内热的形成，主要是组织吸收声能的结果。其产热有以下特点：
1.由于人体各组织对声能的吸收量各有差异，因而产热也不同。一般超声波的热作用以骨和结缔组织为量显著，脂肪与血液为最少。如在超声波5W/cm2，1.5分钟作用时，温度上升在肌肉为1.1℃，在骨质则为5.9℃。
2.超声波热作用的独特之处是除普便吸收之外，还可选择性加热，主要是在两种不同介质的交界面上生热较多，特别是在骨膜上可产生局部高热。这在关节、韧带等运动创伤的治疗上有很大意义。所以超声波的热作用（不均匀加热）与高频是及其他物理因子所具有的弥漫性热作用（均匀性加热）是不同的。
3.超声波产生的热将有79－82%由血液循环带走，18－21%由邻近组织的热传导散布，因此当超声波作用于缺少血循环的组织时，如眼的角膜、晶体、玻璃体、睾丸等则应十分注意产生过热，以免发生损害 。 超声波在液体介质中传播时产生声压。当产生的负声压超过液体的内聚力时，液体中出现细小的空腔，即空化现象。空腔分为两种，即稳定空腔和暂时空腔。
稳定空腔在声压的作用下来回振动，空腔周围产生局部的单向的液体流动。这种非常小的液体流动叫做微流，在超声波治疗中起重要作用。微流可以改变细胞膜的通透性，改变膜两侧的钾、钙等离子的分布，因而加速组织修复的过程，改变神经的电活动，缓解疼痛。暂时的空腔在声压变化时破灭，产生高热、高压、发光、放电等现象，对机体有破坏作用。

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㈢ 医生请进!!!

超声的基本知识:一、超声波的物理性能:正常人耳能听到的声音频率范围为20～20000Hz（赫兹），低于20 Hz者称为次声波，声源振动频率高于20000Hz者则称为超声波。超声波属于机械波，可在弹性介质中以固有的速度传播。超声在固体中的振动状态有纵波、横波、表面波三种，在液体和气体中只有纵波，医疗诊断用的是超声的纵波。超声波有三个基本物理量，即波长（λ）、频率（f）、和声速(C)，它们之间的关系为：C=λ.f 波长（λ）表示声波在介质中传播时两个相邻周期的质点之间的长度, 单位为毫米（mm）。频率（f）表示单位时间内质点振动的次数，以赫兹（Hz）为单位，在超声诊断中，使用频率范围通常为2.5～10 MHz (兆赫兹，1 MHz=1000000 Hz)。声速(C)表示超声在某种介质中的传播速度，即单位时间内传播的距离，单位为米/秒（m/s）。一般而言，固体物含量高者声速最高；含纤维组织（主要为胶原纤维）高者声速较高；含水量较高的软组织声速较低；体液中声速更低；含气脏器声速最低。在医学诊断中，超声在人体中的平均传播速度按1500 m/s计算。超声波的束射性：由于超声波频率高，波长短，在均匀介质中呈直线传播具有良好的束射性或指向性，因此可对人体组织器官进行定向探测。靠近声源的近场区声束宽度几乎相等，指向性较好，而远场区声束则有一定的扩散，扩散角与声源直径（D）及波长（λ）有关，即Sinθ=1.22λ/D。超声成像中需加用声束聚焦技术，以提高远场区的图像质量。超声波的反射：超声波在两种不同介质中传播时会发生反射。反射是指声波在界面上部分或全部返回的过程，它遵循以下定律：即①反射和入射声束在同一平面上；②反射声束与入射声束在法线的两侧；③反射角与入射角相等。超声能量的反射取决于相邻介质声阻抗的差别。声阻抗（Z）可以理解为超声在介质中传播时所遇到的阻力，它等于介质密度（ρ）与声速（C）的乘积，即Z=ρ.C ，单位为瑞利。超声波反射能量由反射系数（R1）决定，式中Z1和Z2代表介质1和介质2的声阻抗。R1=[(Z2-Z1)/(Z2+Z1)]2的平方。如果声阻抗相等（Z1=Z2），则R1=0，无反射产生，这种情况见于生理状态下胆囊内胆汁、膀胱内尿液和眼球玻璃体等，病变时可见于胸水、腹水、心包积液和囊肿等；如果声阻抗不同（Z1≠Z2），则R1≠0，反射存在；只要声阻抗差值大于1‰时，就会产生反射回波，所以超声波对人体软组织具有很高的分辨力。当两种介质的声阻抗相差很大时（Z1<<Z2），则R1很大，产生强反射，超声波几乎全部反射，如在空气和水或空气和组织的界面上。正因为如此，超声检查时要在探头与体表之间涂上适量的超声耦合剂，以减少空气的影响，减少声能的损失。此外，超声检查肺组织困难就是因为肺组织充满气体的缘故。人体软组织和实质性脏器的密度、声速、声阻抗与水相接近（因脏器内水的成分约占60％～70％），声阻抗差很小，因此反射很少，如在垂直于肝—肾分界面的入射声波中，反射回肝中的声能大约只占入射波能量的6%，其余的94%透过界面进入肾脏。总之，界面反射是超声波诊断的基础，没有界面反射就得不到需要诊断的信息，但反射太强，所剩余的超声能量就太弱，会影响进入到第二、三层介质中的超声能量，使诊断受到影响。超声波的折射：折射是指超声波在通过不同声速的介质时发生空间传播方向改变的过程。超声波的折射遵循折射定律，即入射角正弦与折射角正弦之比等于界面两侧介质的声速之比，即：SinQi/SinQt=C1/C2由上式可知，当入射声波垂直于界面时，不发生折射；当C2>C1时，随着入射角的增大，折射角也增大；当入射角逐渐增大到某一角度θ时，折射角达到90°，即折射波沿界面传播；而当入射角超过θ时，入射声波全部反射到介质1中，无声波进入介质2中，此时θ角称为全反射临界角。声波经液体入射人体皮肤，其临界角为 70°～80°,即入射角超过80°时，则无透射声波。如果声速相等就没有折射，声波在由一种介质进入另一种介质时不发生偏移。人体各种软组织的声速相当接近，因此其间发生很少的折射可被忽略掉，超声波可看成是直线传播。超声波的散射：超声波在传播的过程中，遇到远小于波长的微小粒子，超声波与微粒相互作用后，大部分超声能量继续向前传播，小部分能量激发微粒振动，形成新的点状声源并以球面波方式向各个方向发散传播，称为散射。探头可以在任何角度接收到散射波。人体组织器官内部的微小结构在超声场中能产生散射，是构成脏器内部图像的另一声学基础。红细胞的直径比超声波要小得多，它是一种散射体。多普勒血流仪即是利用血液中红细胞有较强的散射，才获得多普勒频移信号。超声波的绕射：绕射亦称衍射，当障碍物直径等于或小于λ/2时，则超声绕过该障碍物而继续前进，反射很少，这种现象叫作绕射。超声波波长越短，能发现的障碍物越小。这种发现最小障碍物的能力，称为显现力。此外，邻近超声束边缘的物体，虽然没有阻碍超声的传播，但会使一部分声波偏离原来的传播方向，沿其边缘绕行，绕过物体后又以接近原来的方向传播。绕射现象可导致某些被测体后方声影抵消，绕射现象是复杂的，它与障碍物的大小、声波波长等有关。超声波的衰减特性：超声波在介质中传播时，入射声能随传播距离的增加而减少的现象称为超声衰减。导致衰减的原因主要有超声反射、散射、声速的扩散和吸收。声速扩散是指声波随着传播距离的增加向声轴周围扩散而引起单位面积上声能量的减少，即声强减弱。这种衰减可以使用聚焦加以克服。吸收衰减是由于介质或人体组织“内摩擦”或粘滞性而转换成热能被组织“吸收”。吸收的多少与超声波的频率、介质的粘滞性、导热性、温度和传播距离等有关。人体不同组织对入射声能的衰减不同，其中以蛋白质的衰减最大，水分衰减最小，因此含水量多的组织声能衰减少。超声波的分辨力：超声波的分辨力系指能在荧光屏上分别显示两点的最小间距的能力。根据方向不同可分为纵向分辨力和横向分辨力。纵向分辨力：是指超声能区分平行于声速的两点间的最小距离，也称轴向分辨力。它取决于波长，通常频率越高，波长越短，纵向分辨率越高。单纯从理论上计算，能测到物体的最小直径，称做最大理论分辨力，在数值上等于λ／2，但实际显示的分辨力要低于理论分辨力5～8倍。横向分辨力：是指超声能区分垂直于声速的两点间的最小距离。它取决于声束直径的大小，如声束直径大则横向分辨力差。一般医用超声诊断仪的横向分辨力都比纵向分辨力差。多普勒效应：由于声源和接受体在介质中存在相对运动而引起所接收的振动频率不同于声源所发射的频率，其间有频率差（频移），其差别与相对运动的速度有关，此现象称为多普勒效应。其方程式为：fd=±2v.cosθ. fo／c或V=fd.c／2fo.cosθ式中fd为多普勒频移，fo为入射频率，V为接受体运动速度，C为声速,θ为入射波与运动方向（如血流方向）之间的夹角。由于入射频率和介质的声传播速度是恒定的，因此当声速与血流间夹角一定时，频移的大小取决于血流的速度，而频移fd可以用多普勒装置检测出来，根据上式自然就可求得血流速度V，这便是多普勒超声诊断仪用来检测人体血流速度的基本原理。多普勒频移fd范围一般在数百到数千赫兹之间，为人耳所能听到的音频范围内，所以检出fd后，可以发出声响并且监听。超声波的发射、接收和成像原理：超声波的发射和接收：超声波是机械波，可由多种能量通过换能器转变而成。医学诊断用的超声波发生装置是根据压电效应原理制造。经过人工极化过的压电晶体（如人工合成的压电陶瓷），在机械应力的作用下会在电极表面产生正、负电荷，即机械能转变为电能，此现象称为正压电效应；反之，将压电晶体置于交变电场中，晶体就沿一定的方向压缩或膨胀，即电能转变为机械能，此现象称为逆压电效应。超声波诊断仪主要由两部分组成，即主机与探头。探头也称为换能器，由压电晶体组成，用来发射和接收超声波。发射：超声波的发射是利用逆压电效应原理。当压电晶体受到高频交变电压作用时，将在厚度方向上产生胀缩现象，即机械振动，这个振动的晶片形成了超声波的声源，引起邻近介质形成疏密相间的波，即超声波。接收：超声波的接收是利用正压电效应原理。当界面反射回来的声波作用于探头的压电晶体时，相当于对其施加一外力，使晶体两边产生携带回声信息的微弱电压信号，将这种电信号经过放大、处理之后则能在显示屏上显示出用于诊断的声像图。超声波的成像原理超声成像主要是依据超声波在介质中传播的物理特性，其中最为重要的是超声波反射、散射的特性。人体各种器官与组织，包括病理组织均有它特定的声阻抗，当超声波在人体这一复杂的介质中传播时，因各组织之间存在着声阻抗差别和大小不同界面，从而产生不同的反射与散射。探头接收反射、散射回波信号，并根据其强弱用明暗不同的光点依次显示在荧屏上，通过不同的扫查方式显示出人体组织脏器各层面图象，称之为声像图。人体器官表面有被膜包绕，被膜与其下方组织的声阻抗差大，形成良好的界面反射，声像图上出现清晰而完整的周边回声，从而显示出器官的轮廓、形态与大小。超声成像中将来自大界面的反射波和散射体的散射波称为回波或回声，根据回声信息的多少，可大致分为以下几类：①无回声型：表明介质均匀，内无界面反射，透声性好。主要见于含液性器官如充盈的膀胱、胆囊等，或含液性病变如囊肿、积液等。②低回声型：表明介质均匀细小，声阻抗差值较小，反射弱。多见于实质而又均质的器官，如肝、脾等。③强回声型：表明界面声阻抗差值大，反射强。主要见于肺、胃肠及骨骼等。超声诊断仪的类型：应用于临床的A型、B型、M型和D型超声诊断仪都属于反射型超声诊断设备，它是根据超声在通过两种有差异的声阻抗界面时产生回波反射的原理而设计。A型 即幅度调制型。此法是以波幅的高低代表界面反射的强弱。当单一晶体超声束在传播中遇到人体内各种界面时，按照回波出现先后，从左到右依次按实际距离显示在示波屏水平线上，并按波的有无、多少、波幅高低、波形等，再结合体表多个方向，多点探测所描绘出病变大小等进行综合分析来判断疾病。它对于鉴别病变的物理性质、定位穿刺抽液等较为适用，是最早兴起和使用的一种超声诊断仪，由于其操作费时，缺乏直观图像以及B型诊断仪的推出，A型仪器现已基本淘汰不用。B型 即辉度调制型。此法是以光点的明暗度（灰阶）代表界面反射的强弱，反射强则亮，反射弱则暗。采用多晶体多声束连续扫描，每一单条声束上的光点连续从而构成一幅切面图像，并根据光点的有无、强弱、多少、分布等情况可以显示脏器或病变内部的二维图像。图像纵轴表示组织深度，横轴表示扫查的密度。当扫描速度超过每秒24帧时则能显示脏器的实际活动状态，称为实时显像。根据探头及扫描方式不同，可分为线型扫描、扇型扫描和凸弧型扫描等。B型超声尤其是现代实时灰阶B超能清晰、直观而逼真显示脏器或病变组织的形态、大小、内部结构以及毗邻关系等。因此，它是目前临床使用最为广泛的超声诊断仪，也是最基本的但最为重要的一种显像方式。M型 也属一种辉度调制型。它是将单声束超声波所经过的人体各层解剖结构的回声以“运动—时间”曲线的形式显示的一种超声诊断法。其图像纵轴代表人体组织自浅至深的空间位置，横轴代表扫描时间。此法主要用于心脏的检查，故称M型超声心动图。通常它与心脏实时成像结合使用，利用M型取样线来探测心脏结构的活动，精确测量心脏各时相的室壁厚度和房室大小等，测定心功能。D型 即多普勒超声，它是应用多普勒效应原理检测心脏、血管内血液流动时所反射回来的各种多普勒频移信息，以频谱或彩色的形式显示，所以分为频谱多普勒和彩色多普勒。1、频谱多普勒 它是将血流的信息以波形（即频谱图）的形式显示，其横轴代表时间，即血流显示的时相。纵轴代表频移，即血流的速度。在零位线上方的频谱代表血流朝向探头流动，在下方的频谱代表血流背离探头流动。频谱多普勒可提供血流速度与方向、血流时相与性质（如湍流、层流）等参数。同时可监听血液流动状态的声音称多普勒信号音，正常为悦耳的声音。根据发射和接收超声方式的不同可分为脉冲波多普勒和连续波多普勒两种。⑴脉冲波多普勒：采用单个换能器（探头）以短脉冲群方式发射超声，在发射间歇期又用以接收回声信号。探头在发射短脉冲群超声的间歇时间，选择性接收所需要检测位置的信号，这种选择性定位接收能力称为距离选通能力，所需检测的区域称为取样容积。脉冲多普勒可以定位取样来检测血流为其最大优点，但探查深度及检测高速血流受到限制。⑵连续波多普勒：采用两个换能器，一个连续发射超声波，另一个换能器连续接收回声信号，沿声束出现的血流和组织运动多普勒频移均被叠加接收并显示出来，缺乏距离选通定位能力。其优点是不受深度限制并可测高速血流。目前超声仪的连续波多普勒可测量的最大流速可达10m/s，完全可以满足临床上的需要。2、彩色多普勒 彩色多普勒可与B型超声、M型超声及频谱多普勒并用，该技术有以下三种类型。⑴ 彩色多普勒血流成像（CDFI）此法是在B型超声基础上，对血流的脉冲波多普勒信号进行彩色编码，以色彩形式来显示血流方向、血流速度及血流性质。通常以红、蓝、绿三色为基色，把朝向探头运动产生的正向多普勒频谱规定为红色，背离探头运动产生的负向多普勒频谱规定为蓝色，而方向杂乱的湍流定为绿色。除用颜色表示血流方向外，速度的快慢即频移的大小则用颜色的亮暗来表示。彩色信号均匀无颜色的变化为层流，湍流时色彩杂乱。CDFI是实时二维血流成像，它不仅能清晰显示心脏、血管的断面解剖，而且能直观显示血流分布情况。CDFI已广泛地应用于心脏和血管疾病的诊断，尤其对先天性心脏病、瓣膜病具有重要的临床应用价值。CDFI同样具有前述脉冲多普勒的使用限制，即探查深度与血流速度相互制约。当增加检测深度时，能检测的最大速度也下降。此外血流成像受超声入射角度的影响很大，当超声入射与血流方向的夹角为90о时，Cos90о=0, 则无多普勒效应发生，因此血流不能显示；其夹角为0о时，血流显示最佳。通常超声入射角不能大于60о。⑵ 彩色多普勒能量图（CDE） 它是对多普勒频移信号的振幅-频移曲线的面积即多普勒信号能量进行彩色编码显示。其能量大小主要取决于取样中的流速相同的红细胞相对数量的多少，因此不受超声入射角度的影响；显示的信号动态范围大，即从低速至高速等不同流速的血流均能显示。它的不足之处在于不能用彩色信号表示血流方向，不能表明血流速度的快慢，不能判断血流的性质。⑶ 彩色多普勒方向能量图（CCD）为混合彩色多普勒，即彩色多普勒血流成像技术与能量多普勒技术的混合。用不同的颜色编码表示血流方向，但以能量方式显示血流。通过这两种技术的互补，可为超声诊断提供更全面、更丰富的血流信息量。：超声伪像或称伪差是指超声显示的断面图像（包括二维声像图、彩色多普勒血流显像等），与相应的解剖断面或血流的流动轨迹图之间存在差异。这种差异使超声图像不同程度的失真，从而导致误诊或漏诊，因此必须加以识别。超声伪像主要与三种因素有关：①与超声传播过程中某些物理特性有关；②与仪器的质量和调节因素有关；③与人体组织内某些正常结构和生理因素有关。1混响伪像：超声垂直投射到平整的界面如胸壁、腹壁上，超声波可在探头和界面之间来回反射，出现多条等距离的回声，回声强度随深度而递减，也称多次反射。混响伪像多见于膀胱前壁、胆囊底、表浅囊肿及腹水中，可被误认为壁的增厚或肿瘤等，另外可掩盖局部的低回声小病灶而造成漏诊。含气的肺、肠腔可产生强烈的混响伴有后方声影，俗称“气体反射”。采取适当的加压检查、侧动探头以改变声束投射方向和角度、仪器近场抑制等方法，可使混响伪像减弱或消失。2多次内部混响：超声在器官组织的异物内（亦称“靶”内，如节育器，胆固醇结晶）来回反射，产生特征性的彗星尾征，此现象称内部混响。3切片厚度伪像：又称部分容积伪像。探头发射的超声束具有一定的厚度或称宽度，因此声像图其实是一定厚度以内空间回声信息的叠加图像。切片厚度伪像是因超声束较宽，扫查时断层较厚所引起。例如胆囊内出现邻近肝实质的点状回声，类似泥沙样结石。识别方法是改变体位，胆囊内假性泥沙样回声不会移动。4旁瓣伪像：旁瓣又称“侧瓣”，它围绕着主瓣（主声束）呈放射状分布，在人体组织中传播时，具有与主声束完全相同的声学特性。旁瓣伪像是由旁瓣反射回声造成，例如结石、肠腔气体等强回声两侧出现的“狗耳”征或称“披纱”征。因伪像特殊，容易识别。5声影：声影是超声束遇到强反射（如含气肺）或声衰减很高的物质（如骨骼、结石、钙化等），超声束不能到达这些物质的后方，在其后方出现条带状无回声区即声影。结石、钙化灶的声影很清晰，而气体反射引起的声影边缘模糊。6后方回声增强：当超声束通过声衰减很小的器官或病变时，在其后方的回声强度大于同一深度的邻近组织的回声。例如在膀胱、胆囊、囊肿等含液性结构的后方回声增强，尤其囊肿的后方最为明显。利用后方回声增强效应，通常可以鉴别液性与实性病变。7折射声影：折射声影又称边缘声影或边界效应。当超声入射角超过临界角（临界角是指入射角达到使超声全部从界面上反射而不能透过界面的这一角度）时，产生全反射，以至在界面后方出现声影。常见于球形结构（如囊肿）的侧缘后方或器官的两侧边缘（如肾的上、下极边缘），其声影为细狭条状，与结石、钙化灶的区别是结石等声影在病灶的正后方，而折射声影在病灶的侧缘后方。改变扫查角度有助于识别这种伪像。镜面伪像：超声波传播过程中遇到大而光滑的界面（类似平滑镜面）时产生反射，反射回声如遇到镜面附近的靶标后按入射途径折返，并再次经镜面反射回探头，此时在声像图上显示出镜面深部与此靶标距离相等形态相似的图像。镜面伪像常见于横膈附近，例如在肋缘下向上扫查右肝、横膈时，肝内单个病灶可在横膈的两侧同时显示。声像图上虚像即伪像总是位于实像的下方。识别这一伪像的基本方法是改变探头角度，变化声束方向，伪像将随即发生变化或消失。9闪烁伪像：人体组织器官的低频运动，如呼吸运动、心脏搏动、血管搏动都能产生低速的彩色信号，这些信号色彩较暗淡，闪烁出现并重叠于被检测的血流信号中，干扰了对血流成像部位的观察，这就是闪烁伪像。嘱咐屏气可清除呼吸运动带来的影响，而由心脏、血管搏动引起者却消除困难。10彩色混叠伪像：当被检测的血流速度超过超声仪发射超声脉冲重复频率（PRF）的1/2时（PRF/2是血流速度能被检测的极限，称为Nyquist频率极限），就会出现同一方向的血流其颜色发生反转，这就是彩色信号混叠现象。频谱多普勒同样也可出现频谱信号的折反，即在基线的反方向出现另一频谱信号。超声检查的优势与限度：超声检查的优势1超声强度低，频率高，对人体无放射性损伤、无痛苦；2对人体软组织有良好的分辨力，有利于识别微小病灶；3有A型、B型、M型和多普勒超声等，可根据不同需要选择使用；4灰阶切面图像层次清楚，信息量丰富，因此它接近于真实的解剖结构；5活动组织器官能作动态的实时显示，便于观察分析；6无需造影剂即可显示管腔结构，如腹腔大血管、肝静脉、门静脉和胆管等；7检查便利、快捷和灵活，能获取各种方位下的各种切面图像，病灶定位准确；8能准确判定各种先天性心血管畸形的病变部位和性质；9可检测心脏收缩与舒张功能，检测血流速度及血流量，监测卵泡发育过程等；10使用便携式超声诊断仪可方便急危重病人的床边检查。超声检查的限度1由于超声某些物理特性，对骨骼、含气脏器的检查受到限制；2过于肥胖受检者图像质量下降，不利于图像分析诊断；3超声显示范围较小，整体性不如X线、CT、MRI等。4对操作者的技术、手法要求甚高，图像质量和图像信息量受人为因素的影响较大。超声检查前病人的准备一）检查肝脏、胆囊、胆道及胰腺时须空腹，以防止胃肠内容物和气体的干扰。必要时饮水充盈胃腔，以此作“透声窗”，有利于胃后方的胰腺及腹内深部病变、血管等结构的显示。二）早孕、妇科、膀胱及前列腺等盆腔脏器或盆腔病变的检查，需适度充盈膀胱。三）行腹部超声检查前2天应避免胃肠钡剂造影和胆系造影，因钡剂可干扰超声检查。四）心脏、大血管及外周血管，浅表器官及组织的检查，一般无需特殊准备。心肌和心包疾病心肌病是指除风湿性心脏病、冠心病、高血压心脏病、肺心病和先天性心脏病等以外的主要以心肌病变为主要表现的一组疾病。按病因学分类：1原发性2继发性。原发性心肌病分三种： 1扩张型（充血型 ）2肥厚型（梗阻型 ）3限制型（闭塞型）扩张型心肌病：以心肌广泛性病变、收缩功能异常、全心扩大、心力衰竭为特征的心脏病。病理生理：心肌的变性和坏死---心肌松软---缺乏张力---心肌收缩力下降---心排血量减少---心室舒张末压增高---全心扩大（以左心系扩大为主）---心室壁变薄---二尖瓣三尖瓣环扩大---造成返流---心肌收缩力下降---血流缓慢---心尖部血栓形成。临床表现：充血性心力衰竭的症状。超声检查常选用左室长轴观、四腔观、五腔观，观察腔室大小、室壁厚薄、瓣膜开放，利用多普勒技术测定瓣口血流速度及有无返流。声像图特点A.切面超声心动图：1）四腔扩大，以左心房、心室为著，呈球形，左室流出道增宽；2）四个瓣膜开放幅度均减低，以二尖瓣为著，二尖瓣开口变小与扩大左室形成大心腔小瓣口的特征3）左室壁与室间隔厚度变薄，运动幅度小4）少数心尖部附壁血拴形成。B、M型超声心动图1）心室内径扩大2）主动脉波群运动减低，重搏波消失3）二尖瓣口开放小，类似“钻石样”改变曲线，EPSS＞15mm 4)室间隔及左室壁运动幅度减低，增厚率下降C多普勒超声心动图：1）二尖瓣、三尖瓣口在左、右心房侧返流束2）主动脉、肺动脉瓣口可见返流束3）各瓣口分别探及高速血流频谱曲线。鉴别诊断1冠心病的心衰2贫血、甲亢性心脏病3风湿性瓣膜病。肥厚型心肌病以心室肌明显非对称肥厚、心室腔变小伴左室高动力性收缩和左室充盈受阻、顺应性下降为特征的心肌病。病理生理：心肌肥厚和排列异常---心室舒张功能受损---充盈缓慢---心室容量减小---静脉回流减少---多数患者以室间隔非对称性肥厚---左室流出道狭窄---收缩中期二尖瓣前叶多出现异常向前运动（SAM）---加重左流狭窄---同时主动脉瓣出现收缩中期关闭现象---最终导致心肌顺应性下降---心脏射血功能逐渐减弱---左心功能不全。根据左流狭窄分为二型：梗阻型与非梗阻型根据肥厚部位分为四型+心尖肥厚型：Ⅰ型：前部室间隔明显增厚Ⅱ型：前、后部室间隔均增厚Ⅲ型：全部室壁均增厚Ⅳ型：室间隔与左室前、侧壁增厚心尖肥厚型：心尖部心腔狭小，心腔闭塞。临床表现：常以猝死为结局，也可以在疾病晚期进入充血性心力衰竭。超声检查除左室长轴观、四腔观外，取二尖瓣水平、乳头肌水平短轴观，观察室壁增厚部位和厚度，左室流出道的宽窄及二尖瓣前叶SAM，主动脉瓣口收缩中期关闭现象。彩色多普勒探测左流射流及瓣口返流。声像图特征A、切面超声心动图1）非对称性心肌肥厚，以室间隔中上部为明显，与左室后壁之比＞1.3。2) 由于增厚室间隔凸向左流及二尖瓣前叶SAM致左流变窄，左室流出道狭窄＜20mm 3＝ 心肌肥厚，回声紊乱、粗糙形似米粒，左室腔缩小B、多普勒超声心动图1＝左室流出道在收缩期射流束，频谱为单峰匕首状2＝可探及二尖瓣及主动脉瓣口的返流束C、M型 超声心动图1＝收缩期二尖瓣前叶CD段可见到向前运动（SAM）2＝左室流出道变窄，常使E峰与室间隔相撞，EF下降速度明显减弱3＝主动脉瓣运动异常，收缩中期瓣膜提前关闭，晚期再开放或左流速度很快，冲击主动脉瓣引起主动脉瓣扑动4＝室间隔、左室壁运动先增强后降低。鉴别诊断：1）高血压病2) SAM与主动脉瓣关闭不全、二尖瓣脱垂。三）、限制型心肌病发病率占3% 病理生理：心内膜及心肌广泛纤维化，心腔因纤维化和血栓形成而部分闭塞，限制心室充盈，导致心室舒张功能下降。心包积液：心包可因细菌、病毒、自身免疫、物理、化学等因素而发生急性反应和心包粘连、缩窄等慢性病变，常见的原因为结核、风湿、病毒、炎症、肿瘤等。病理生理心包由纤维素性与浆膜性两部分组成，浆膜性分为脏和壁层，两层之间为心包腔，内有20—30ml浆液，起润滑作用。心包具有保护心肺、固定心脏、减少心脏搏动对肺的撞击的作用，同时防止外力对心脏的影响。因上述原因使心包层渗出液体→心包腔积液→心包腔压力逐渐升高→超过心包扩张的程度→心脏扩张受限→导致心室充盈减少→心排血量下降→体循环瘀血→静脉压升高→肝脾肿大→下腔静脉可扩张→双下肢浮肿。当心包大量液体积聚或超过心包承受扩张程度即使液体量不多，则出现心包填塞征。临床表现:检查方法：主要检查左室长轴观、心尖四腔观及一系列短轴观，观察右室前壁、左室后壁、心尖部、心房顶部心包腔内液体量，随体位变动时，低位液性暗区扩大情况。声像图特征：在心包腔内出现无回声暗区且随体位而改变诊断心包积液。A、切面超声心动图：1少量心包积液（指液体量小于200ml）液体分布在左室后壁心包腔内，宽度为0.5-1.0cm，心脏运动不受影响。2中量心包积液（200-500ml），除左室后壁心包腔内液体宽度为1.0-2.0cm，右室前壁心包腔内液体宽度达0.5-1.0cm

㈣ 超声波有哪些物理特性与超声诊断有什么关系

超声波有以下几种主要物理特性，并与超声诊断有密切关系。超声波的声束指向性：当声源直径远远大于所发射声波波长时，其发射的声波才具有一定方向传播的特性。诊断用超声波频率极高，波长大大小于换能器晶体片(声源)的直径，因此，超声波的成束性好，指向性强。临床上利用这种良好的声束指向性准确地对机体某一器官和病变进行定向探测或引导穿刺来诊断疾病。反射和折射：超声波在均匀的介质内沿直线传播。在入射到两种声阻抗不同的介质界面时，如果界面的宽度大于波长，就会发生反射和折射。界面两侧声阻抗差值有千分之一即可形成界面反射，因此超声波对不同的软组织分辨消正并率很高。目前所用的超声诊断仪就是根据超声波的反射特性而研制的。反射构成的回波，代表了组织结构内不同的解剖学和病理组织学信息，是超声成像的基础。绕射和散射：超声波在介质内传播过程中，如遇到声阻抗不同、直径等于或小于1/2波长的微粒时，超声波则绕过拿迹微粒继续前进，这种现象叫做绕射。绕射可使超声波达到沿直线传播不能达到的区域。而当声波遇到一个界面远小于其波长的微粒时，部分声能激发微粒振动，形成新的点状声源向各个方向辐射声波，这种现象称为散射。散射是人体组织细微结构的成像基础。例如，多普勒频谱仪接收人
体红细胞的散射回波，获得多普勒的频移信号，以此显示其运动状态。一清芹般来说，超声波在人体内的大界面上产生反射，而在软组织(包括血液)内的微小界面上发生散射。声波的衰减：超声波在介质中传播时，入射的能量随着传播距离的增加而减少，这种现象称为衰减。其主要原因是介质对声波的吸收、扩散和散射。声波的衰减给位置较深的病变诊断带来困难。但这一特性，也可以帮助我们诊断一些疾病，如结石的后方由于声能明显衰减，出现声影等，有助于识别某些特殊的病变。

㈤ 超声波的声束角是什么有图分析是最好

就是超声波从换能器发出时边缘与轴线间的夹角 ，角度越大耗散越快，你是研究声纳技术吗

㈥ 超声波束的近场区和远场区各有什么特点

1、近场区

生源附近由于声压急剧起伏，出现多个极大值和极小值，最后一个声压极大值处与声源的距离成为近场长度，用N表示，N值以内的区域称为近场区。

当测量距离r=λ/2π≈λ/6时，感应场强度与辐射场强度相当。在距离辐射源比较近(r<λ/6)的地方，感应场强度大于辐射场强度。

2、远场区

一般当r大于3λ时，可忽略感应场的成份，认为处于远场(区)。

辐射场强度角分布基本上与距天线的距离无关的场区，在辐射远场区，将天线上各点到测量点的连线当作是平行的，所引入的误差小于一定的限度。如天线尺寸为D，则远场区距离应大于2D2/λ。

(6)超声波声源越近为什么声束会扩散扩展阅读：

超声波是弹性机械振动波，它与可听声相比还有一些特点：

传播的方向较强，可聚集成定向狭小的线束；在传播介质质点振动的加速度非常之大；在液体介质中当超声强度达到一定值后便会发生空化现象。

束射特性

从声源发出的声波向某一方向（其他方向甚弱）定向地传播，称之为束射。 超声波由于它的波长较短，当它通过小孔（大于波长的孔）时，会呈现出集中的一束射线向一定方向前进。

又由于超声方向性强，所以可定向采集信息。同样当超声波传播的方向上有一障碍 物的直径大于波长时，便会在障碍物后产生“声影”。这些犹如光线通过小孔和障碍物一样，所以超声波具有和光波相似的束射特性。

超声波的束射性的好坏，一般用发散角的大小来衡量（习惯上用半发射角臼表示）。以平面圆形活塞式声源为例，其大小决定超声波基本原理于声源的宜径(D)和声波的波长(λ)。

参考资料来源:网络-超声波基本原理

参考资料来源：网络-超声波

㈦ 超声波基本原理的基本原理

超声波是声波的一部分，是人耳听不见、频率高于20KHZ的声波，它和声波有共同之处，即都是由物质振动而产生的，并且只能在介质中传播；同时，它也广泛地存在于自然界，许多动物都能发射和接收超声波，其中以蝙蝠最为突出，它能利用微弱的超声回波在黑暗中飞行并捕捉食物。但超声还有它的特殊性质'如具有较高的频率与较短的波长，所以，它也与波长很短的光波有相似之处。 超声波是弹性机械振动波，它与可听声相比还有一些特点：传播的方向较强，可聚集成定向狭小的线束；在传播介质质点振动的加速度非常之大；在液体介质中当超声强度达到一定值后便会发生空化现象。
一、束射特性
从声源发出的声波向某一方向（其他方向甚弱）定向地传播，称之为束射。 超声波由于它的波长较短，当它通过小孔（大于波长的孔）时，会呈现出集中的一束射线向一定方向前进。又由于超声方向性强，所以可定向采集信息。同样当超声波传播的方向上有一障碍 物的直径大于波长时，便会在障碍物后产生“声影”。这些犹如光线通过小孔和障碍物一样，所以超声波具有和光波相似的束射特性。
超声波的束射性的好坏，一般用发散角的大小来衡量（习惯上
用半发射角臼表示）。以平面圆形活塞式声源为例，其大小决定
于声源的宜径(D)和声波的波长(λ)。由此看出，要使发声体发射出方向性有较好的超声波，必须使θ角尽量小，发射体（声源）的直痉D必须很大或发射的频率f也必须很高才能得到，否则将适得其反。由于超声波的波长要比可听声的波长短，所以它就比可听声波有较好的束射特性，频率愈高的超声波，波长愈短，这种向一定方向传播的特性就愈显著。 超声波在各种介质传播时，随着传播距离的增加，超声强度会渐渐减弱，能量逐渐消耗，这种能量被介质吸收掉的特性，称之为声吸收。1845年斯托克斯(Stoke。G．G．)发现：当声波通过液体，因液体质点相对运动而产生的内摩擦（即粘滞作用）导致声吸收，因而导出了由介质的内摩擦或粘性引起的液体中声吸收公式。还有，当声波在液体介质中传播时，压缩区的温度将高于平均温度；相反，稀疏区的温度低于平均温度，因此，由于热传导使声波的压缩和稀疏部分之间进行热交换，从而引起声波能量的减少1868年基尔霍夫(Kirchhoff G.)导出了由热传导引起的声吸收公式。
由此看出，吸收系数a与声波频率的平方成正比，当频率增加10倍，则吸收系数就增大100倍。即频率愈高，吸收愈大，因而声波传播的距离愈小。在气体中，1920年爱因斯坦提出了由声频散来确定缔合气体的反应率，从而促进了对气体分子热弛豫吸收机制延伸到液体的研究，得出了由于介质中的分子相互之间的碰撞引起分子热弛豫吸收。所以低频声波在空气中可以传播很远距离，而高频声波在空气中很快的衰减了。
在固体中，声吸收在很大程度上取决于固体的实际结构。
由以上看出引起不同介质对声吸收的原因很多，但主要原因是介质的粘滞性、热传导、介质的实际结构及介质的微观动力学过程中引起的弛豫效应等，这些介质中的声吸收都随着声的频率而变化。超声波是高频率的声波，在同一介质中传播时，随着频率的增大，被介质吸收的能量就愈大。例如频率为105Hz的超声波在空气中被吸收的能量比频率为104Hz的声波大100倍；对同一频率的超声波因传播的介质不同。如在气体、液体、固体中传播时，其吸收分别为最厉害、较弱、最小。所以超声波在空气中传播距离最短。
超声波在均匀介质中传播时，由于介质的吸收，而影响声强度随距离的增加而减弱，这就是声波衰减。
当超声波起始强度为J0，经过x米距离后，其强度为
Jx= Joe-2ax“ ’
式中a为吸收系数（衰减系数）。
由上可得在各种介质中声波的吸收系数，
由此看出超声强度是以指数而衰减的。例如频率为106Hz的超声波在离开声源以后，在空气中经过0. 5m距离，其强度就要减弱一半；在水中传播，要经过500m的距离后才使强度减弱一半，
可看出在水中传播的距离相当于在空气中传播距离的1000倍。随着频率的增高，衰减越快。如频率为1011Hz的超声在空气中传播，当在离开声源的一刹那间就会全部消失得无影无踪。在粘度很大的液体中，超声被吸收得更快。例如在200C时，使频率为300kHz的超声的强度减至一半，只需0.4m厚的空气就够了，至
于在水中就要经过440m，在变压器油中就要传播100m左右，而在石蜡中只需传播3m左右。因此，粒度极大的物质（橡皮、胶木、沥青）则是超声波良好的绝缘体。 超声波传播的能量比可听声大得多。因为当声波到达某一物质时，由于声波的作用使物质中的分子也跟着振动，振动的频率和声波频率一样，所以分子振动频率决定了分子振动的速度，频率越高速度越大。从而物质的分子由振动而获得了能量，其能量除了与分子的质量有关外，还与分子的振动速度的平方成正比，而振动速度又与分子振动的频率有关，所以声波的频率越高，也就是物质分子得到的能量越高。超声波的频率比声波的频率可高得多，所以超声波可使物质分子获得更大的能量。由此说明超声波本身可
以供给物质足够大的能量。
我们平常人耳能听到的声波频率低、能量小。如高声谈话声约等于50uW/cm2的强度。但超声波所具有的能量就比声波大得多。例如频率为106Hz的超声振动所具有的能量，比振幅相同而频卒为103Hz的声波振动的能量要大100万倍，因为声波的能量与频率的平方成正比。由此看出，主要是超声波的巨大机械能量
使物质质点产生了极大的加速度。
在一般工作中，正常响度的扬声器的声强为2·10-9W/cm2；炮的射击声的声强为10 - 3W/cm2；中等响度的声音使水的质点所获得的加速度只有重力加速度（980cm/s2）的百分之几，所以不会对水产生影响。然而如果把超声作用于水中，使水质点所达到的加速度可能比重力加速度大几十万倍甚至几百万倍，所以就会使
水质点产生急速运动。它在超声提取中有着极其重要的作用。 空化现象是液体中常见的一种物理现象。在液体中由于涡流或超声波等物理作用，致使液体的某些地方形成局部的负压区，从而引起液体或液体一固体界面的断裂，形成微小的空泡或气泡。液体中产生的这些空泡或气泡处于非稳定状态，有初生、发育、随后迅速闭合的过程，当它们迅速闭合破灭时，会产生一种微激波，使局部区域有很大的压强。这种空泡或气泡在液体中形成和随后迅速闭合的现象，称为空化现象。
关于空化基本过程以及空化与沸腾的区别简述如下：当液体在恒压下加热或在恒温下用静力或动力方法减压时，可达到茌液体中有蒸气空泡或充满气体的空泡（或空穴）开始出现并发育，随后又闭合。这一状态若由温度升高所引起，称之为“沸腾”；若温度基本不变而由局部压力下降所引起，称之为“空化”。
由以上空化基本过程看出空化有以下特征：空化是一种液体中出现的现象，在任何正常环境下，固体或气体都不会发生空化；空化是液体减压的结果，因此大体上可由控制减压程度来控制空化现象；空化是一种动力学现象，它涉及空泡的发育与闭合。
超声空化是强超声在液体中传播时，引起的一种特有的物理现象，也是引起液体中空腔的产生、长大、压缩、闭合、反跳快速重复性运动的特有的物理过程。在空泡崩溃闭合时产生局部高压、高温，由于声场中的频率、声强和液体的表面张力、粘度以及周围环境的温度和压力等影响，液体中的微小气核在声场的作用下响应可能是缓和的，也可能是强烈的。故人们将声空化分为稳态和瞬态两种空化类型。
稳态空化主要是指那些内含气体和蒸气的空化泡的动力学行为，是一种较长寿命的气泡振动。这种空化过程一般在小于1W/cm2声强时产生，空化气泡振动时间长，且持续几个声波周期。在声场中这种振动气泡，由于在膨胀时气泡的表面积比压缩时大，使膨胀时扩散到泡内的气体比压缩时扩散到泡外的多，而使气泡在振动过程中增大。当振动振幅足够大时，会使气泡由稳态转变为瞬态空化，继而发生崩溃。
瞬态空化一般指在大于1W/cm2的声强时所产生的空化气泡，振动只在一个声周期内完成。这种在声场中振动的气泡，当声强足够高、声压为负半周时，液体受到大的拉力，气泡核迅速胀大，可达到原来尺寸的数倍；继而在声压正半周时，气泡受到压缩因突然崩溃而裂解成许多小气泡，以构成新的空化核。在气泡迅速收缩时，泡内的气体或蒸气被压缩，而在空化泡崩溃的极短时间，泡内产生约5000K的高温，类似太阳表面的温度；局部产生约500大气压的高压，相当于深海底的压力；温度变化率高达109K/s;并伴随产生强烈的冲击波和时速达400km的射流、发光现象，也可听到小的爆裂声。可见空化所提供的能量，使局部产生高压、高温、高梯度流动，为药材中难以提取的成分提供了一种新的提取途径。
对超声空化的研究，始于20世纪30年代，在Monnesco和Frenzel等发现声发光(SL)后，由追索发光起因引起的对超声空化气泡运动的研究及对其基本效应的测量。他们采用对液体中超声空化群体气泡进行测量，研究丁“多泡空化”；到20世纪60年代中国科学院汪承灏、张德俊等在应崇福院士指导下，研究了用动力式方法产生的单一空化气泡的完整运动过程，并实验证明了空化的光辐射和电磁辐射均发生于气泡闭合时刻，他们还研究了空化的
乳化作用及机械效应。20世纪80年代美国Gaitan和Crum等人采用声悬浮技术将单一气泡“囚禁”在容器的驻波场波腹处，使之与外加超声场同步产生周期性的空化过程，并进行了测量。这些成果都为超声在工农业、医学等方面的应用提供了理论基础，也为超声空化的测量提供了条件。
空化强度的测量
根据目前的报导，超声空化强度还没有一种绝对的测定方法，但超声在实际中的应用效果在某些方面是与空化强度有着直接关系，所以想方设法测量空化强度在实际应用中有着重要的意义。而空化强度不但和空化泡闭合时所产生的压力大小、单位体积中的空化泡数量有关，还与各种类型的空化泡有关，所以只能测量相对强度。目前主要是从超声清洗的角度研究，以直接衡量超声清洗的效果，其方法有：
腐蚀法：将厚度约20um的铝、锡或铅箔置于声场中一定距离上受空化腐蚀，在一定的时间内取出，称出腐蚀样的重量，以衡量相对的空化强度，这种方法称之为膺蚀法。这种方法可测量由液体表面到不同深度的相对空化强度。测量的方法是要求金属样品表面光洁度一致，进行多次测量，以求出平均值。
化学法：将碘化钠置于四氯化碳中，在声空化作用下以释放出碘的多少，来衡量相对的空化强度，这种方法称为化学法。这种方法是用分光光度计或者放射性示踪方法作释放碘的定量测定。因为在超声强度5 -30 W/cm2，处理1 min，碘的释放量随声强的增加而增加，故以释放量的大小，测定其空化强度。
清除污物法：用带有放射性污物的工件作为清洗样品，用超声清洗后，定量测量污物除去的数量，以此衡量超声清洗的效果或相对的空化强度，这种方法称之为清除污物法。在实际应用中还有测量空化噪声的方法等，在此不多述了。
超声空化的消极作用及应用
由于声空化现象产生气泡的非线性振动以及它们破灭时产生爆破压力，所以伴随空化现象能产生许多物理和化学效应。这些效应有消极方面的作用，但也有在工程技术中得到应用的方面。如舰船用的高速旋转的螺旋桨桨叶的表面，常受到空化产生的压力打击作用，“腐蚀”成一些斑痕。空化严重时，大量气泡的出现会影响螺旋桨的推力。在民用工业中，空化“腐蚀”会损坏管道和器件。然而，利用空化产生的激波打击作用，或气泡闭合的局部高温可以在工业中得到有益的利用。如超声清洗，就是利用声波复杂构造异形的孔道，借助超声空化能对放在洗涤剂中的机件微型机件清洗；也可在锅炉中进行超声除垢和防水垢沉积；还可利用空化对药剂生产过程进行乳化，在工业上制备油一水之类混合溶液的乳剂；进行超声焊接（破坏金属表面氧化层，促金属焊接）；利用超声空化促进某些化学反应过程；打破植物细壁，促进化学成分向溶剂中溶解，提高化学成分提出率等应用。
一、 超声原理概述超声波清洗的原理是发生器产的高频振荡电信号。通过换能器转换成高频的机械振动，传播到清洗液中，对工件实施高效的清洗。其工作机理是运用空化作用成倍或十几售地提高清洗效果。当把液体放入清洗机内，施加超声波后，由于超声波在清洗液中是一种疏密相间，辐射传播的高频波，从而使液体高速往复振动。在振动的负压区由于周围的液体来不及补充，形成无数的微小真空气泡，而在正压区，微小气泡在压力下突然闭合，在闭合过程中由于液体间相互碰撞产生强大的冲击波形成最高可达几千个大气压的瞬时高压，作用在被清洗的工件上。吸附在工件上的油腻、杂质在连续不断的瞬时高压作用下迅速脱离工件。从而达到清洁的目的。 超声波的两个主要参数 超声波的两个主要参数： 频率：F≥20KHz； 功率密度：p=发射功率(W)/发射面积(cm2);通常p≥0.3w/cm2; 在液体中传播的超声波能对物体表面的污物进行清洗，其原理可用“空化”现象来解释：超声波振动在液体中传播的音波压强达到一个大气压时，其功率密度为0.35w/cm2，这时超声波的音波压强峰值就可达到真空或负压，但实际上无负压存在，因此在液体中产生一个很大的压力，将液体分子拉裂成空洞一空化核。此空洞非常接近真空，它在超声波压强反向达到最大时破裂，由于破裂而产生的强烈冲击将物体表面的污物撞击下来。这种由无数细小的空化气泡破裂而产生的冲击波现象称为“空化”现象。 太小的声强无法产生空化效应。 超声波清洗机由三个主要部分组成： （1）装载清洗液的不锈钢清洗缸 （2）超声波发生器（3）超声波换能器 超声波清洗机具有清洁度高，机器噪音小、设备寿命长等优点。并能对几何形状比较复杂，例如有各种盲孔、微孔、深孔等用其他清洗方法难以清洗的零件进行高效清洗。由于具有以上独特的性能，所以越来越被人们认识和接受。二、 设备特点当超声波清洗机注满水接通电源后，电路把50赫兹的交流电转换成超声波频率的交流电、产生振荡，这种振荡的形成就是通过电感及换能器电容组成谐振电路，并将振荡信号通过反馈持继不断地进行下去。经晶体管进行放大后再送给串联谐振电路。这个谐振频率在机器出厂前精确地调整在换能器固有谐振频率上，以发挥换能器最佳效果。 换能器是通过螺柱和强力粘合剂粘结在不锈钢清洗槽底面上的，换能器将超声波机械能通过槽底传施给槽内液体，然后作用于液体中的被清洗工件，从而实现了超声波清洗的功能。 大功率晶体管是工作在开关饱和工作状态，所以其输出波形为方形。当方波进入谐振电路后，经电感和电容的滤波后，就成为正弦波，所以实际上作用在换能器上的电流波形，已成为正弦波。 超声波清洗机的超声波电源发生器有两种，一种是自激电路，另一种是他激电路。自激电路结构简单、实用、经济性好；他激电路功率大，具有频率跟踪和限流，发热等多种保护，两种电路分别适合不同层次企业和更广泛的客户需要。三、 使用方法1. 将发生器与清洗槽连接电缆接好。2. 将槽内注入选用的清洗液。3. 将发生器接入220V±10% 50赫兹交流电源。4. 打开发生器电源开关，电源指示灯亮（此时槽内液体开始振动空化）。四、 注意事项1. 为了延长使用寿命，建议将设备放在通风、干燥的区域，发生器后侧的风扇孔应定期清洁。发生器四面留有通风口，以使气流畅通无阻。2. （1）清洗槽必须放入液体后才能开机工作，最低水位高度>100mm（底振式）且水平放置，换能器在侧面时，为清洗槽槽沿100mm处，如在空气状态开机会损坏机器。（2）当清洗缸体温度为常温时，切勿将高温液体直接注入缸内，以免导致换能器松动而影响机器正常使用 。（3）当清洗液因污染而需要更换时，切勿将低温液体直接注入高温缸体内，这同样可导致换能器脱落，同时应当关闭加热器开关，以免加热器因槽内无液体而损坏。（4）定期检查换能器，切勿使其变潮及撞击，以免造成不必要的损失。3. 使用完毕后，应关闭总电源。4. 关机后不要立刻重新开机，间隙时间应在1分钟以上。

㈧ 超声波的特性

1、超声波在传播时，方向性强，能量易于集中；

2、超声波能在各种不同媒质中传播，且可传播足够远的距离；

3、超声波与传声媒质的相互作用适中，易于携带有关传声媒质状态的信息诊断或对传声媒质产生效用及治疗；

4、 超声波可在气体、液体、固体、固熔体等介质中有效传播；

5、 超声波可传递很强的能量；

6、 超声波会产生反射、干涉、叠加和共振现象。

(8)超声波声源越近为什么声束会扩散扩展阅读：

超声效应：

当超声波在介质中传播时，由于超声波与介质的相互作用，使介质发生物理的和化学的变化，从而产生一系列力学的、热学的、电磁学的和化学的超声效应，包括以下2种效应：

1、机械效应：超声波的机械作用可促成液体的乳化、凝胶的液化和固体的分散。当超声波流体介质中形成驻波时，悬浮在流体中的微小颗粒因受机械力的作用而凝聚在波节处，在空间形成周期性的堆积。

超声波在压电材料和磁致伸缩材料中传播时，由于超声波的机械作用而引起的感生电极化和感生磁化。

2、热效应：由于超声波频率高，能量大，被介质吸收时能产生显著的热效应。

参考资料来源：网络-超声波