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超声波频率变高是什么原因

发布时间:2024-10-19 12:27:10

1. 超声波清洗机电流调大但是强度不变,频率应该有40HZ,可能是什么问题

功率是功率 频率是频率,40KHZ是固定不变的,只有功率大小能调。如果电流你调了,强度不变,那只能说明两个问题: 第一 超声波发生器里的线圈,你要调下 第二 如果线圈调了,大小没有变化,那么就是你超声波震子用的是水货! 解释完毕!

2. 超声波的特性是什么

我们的耳朵只能分辨频率为20至2万赫的声音,频率比人的听频范围高的声波是属于声音的类别之一,属于机械波,声波是指人耳能感受到的一种纵波,其频率范围为16Hz-20KHz。当声波的频率低于16Hz时就叫做次声波,高于20KHz则称为超声波声波。
超声波具有如下特性:
1) 超声波可在气体、液体、固体、固熔体等介质中有效传播。
2) 超声波可传递很强的能量。
3) 超声波会产生反射、干涉、叠加和共振现象。
4) 超声波在液体介质中传播时,可在界面上产生强烈的冲击和空化现象。

穿透力强,可以用超声波测距离,就是我们所说的声纳,还有超声波的破碎力强,可以用来碎石,就是结石.
下面在详细介绍下:

超声波的基本特性

频率在2kHz以上的声波称之为超声波,由于频率f升高,波长λ变短使得超声波比普通声波具有特殊性,即近似于光的某些特征。如束射性,由一种媒质进人另一种媒质发生折射、反射等。同时有很强的被吸收性与衰减性,带有很强的能量。本节简要介绍超声波的几个主要特征。

【超声波的束射性】

人耳可感受的声音是无指向性的球面波,即以声源为中心呈球面向四周扩散周围均能听到声音。由于超声波频率很高,所以方向性就相对要强,方向性即柬射性。当超声波发生体压电晶体的直径尺寸远大于超声波波长时,则晶体所产生的超声波就类似于光的特性,如图1一1一1所示。

紧靠晶体辐射板的一段叫近场区,接近于圆柱状;离晶本辐射较远的部分,超声波以一定的角度扩散,叫远场区。若压晶体圆片的直径为D,超声波在该介中的波长为λ,则近区的长度为:

D2-λ2 D2

N= ———— ≈ —— (D》λ)

4λ 4λ

由上式看出,压电晶体片直径愈大或频率越高,即波长λ愈短,则近场区的长度愈长,此超声波场的束射性就愈好。

声学工作者用光衍射法,对医用超声波换能器的声场显示做了深入、生动的研究。

就是这个研究成果的一组照片,它对我们深入而又形象地理解超声波的束射性,超声波的聚焦性,都有很大的帮助。图1-2是这种是这种光衍射法的实验光路图。图中的He——Ne激光器的波长为6328A(埃),O为一组组合透镜,它将光束镜发出的扩散光束变为平行光束。最后在相屏上得到的是一个超声波声束的倒立的实相。图1-3图1-6的一组照片,就是从这个相屏上拍摄而成的。整个实验均在暗室中进行。图1-5所示的这张未聚焦的单片换能器的全景超声波束照片,是我们超声波治疗机所发出的超声波声束的生动、形象的显示,是值得我们深入研究和理解的。

理解了超声波的束射性,对超声波治疗有重要的意义。由于超声波具有很强的束射性,在超声波治疗时,要注意使用声头辐面垂直,对准治疗部位。以由于超声波声头辐射出的超声波场中心处最强,愈向外侧愈弱,所以,在超声波治疗操作时,一般都要以一定的速度,在治疗部位做小圆周或其它形式的移动,以使治疗部位得到的超声波剂量基本均匀,从而保证治疗效果的良好。

【超声波的透射、反射、折射与聚集】

由于超声波的频率较高,所以超声波在定向传播时,在两种不同媒质的分界面上,会出现类似于光线一样的透射、反射和折射现象。

光线的透射、反射与折射现象是常见的。例如,我们在一个黑暗的环境里将一束光线投身到一个盛满水的透明玻璃烧杯里,我们将十分清楚地看到光线在水面上产生的透射、反射与折射现象。我们采用图1一2所示的光衍射法,也可以清楚地看到超声波声束的反射、透射与折射现象。见图1一7。

光的聚集现象是常见的。如果我们手边在一个放大镜,在强烈的阳光下,太阳光经过放大镜的聚集到一点,就会将这一点上的纸或者香烟等物点燃。许多人都亲身做过这个实验。

超声波的聚集现象和光线的聚集现象是一样的。利用超声波聚集装置可以将超声波束会聚到一点,从而将超声波的声强提高几倍甚至几千倍,利用这样巨大的声强可以做许多很有意义的工作。例如:超声波切割、超声波钻孔、超声波打磨等。

【超声波的吸收与衰减】

声波在各种媒质中传播时,由于媒质要吸收掉它的一部分能量,所以,随着传播路程的增加,声波的强度会逐渐减弱。

在一个广场上,一个民族弦乐正在为广大群众作街头演出,许多人闻讯前去观看和欣赏那动听的音乐。当你从远处走近这个乐队时,首先听到的是那音调低沉的鼓声,随着你慢慢走近乐队,你就逐渐听到了锁呐声、笛声、二胡声等;当你最后走到乐队周围时,你才听到了那音调很高的清脆的铃声。

这个例子,很生动地说明了各种不同频率的声波,在空气中传播时被吸收的程度是不同的。频率越高的声波,空气对它的吸收越强,所以它传播的距离较短。例如上述乐队中音调很高的铃声;因其频率很高,空气对它的吸收作用很强,所以传不远。反之,对频率越低的声波,空气对它的吸收较少,因此,它传播的距离较长。上述乐队中音调低沉的大鼓声音传得很远,正是由于它的频率很低的缘故。

声波在媒质中传播时,被吸收而衰减的另一个特点是对于同一个声波,当它在围体、液体或气体,以及各种不同物质中传播时,它被吸收的程度也是不同的。对于一个频率固定的声波,在气体中传播时,它被吸收的最厉害;在液体中传播时,它吸收的较少;而在固体中传播时,则被吸收的最少。所以,声波在空气中传播的最短,在水中则可传播的远一些,而在金属中则能传播得很远。

以上关于声波吸收的两个特性,无论对可听声,或是对超声波,都是适用的。对于超声波来讲,由于它的频率很高,所发,它在空气中传播时,被吸特别厉害。据科学家们的实验,频率为100亿Hz的超声波,在它离开声源的一刹那间,马上会被空气全部吸收掉。在超声波治疗的临床应用中,对于超声波的吸收特性,必须予以足够的重视。这一点,在下面的有关章节中,将要详细谈到。

【超声波的巨大能量】

超声波之所以在工业、国防和医疗等方面发挥着独特而又巨大的作用,还有一个原因是由于超声波比一般可听声有着强大的功率。根据声学工作者的实验测定,一般的讲话声音的能量是很小的。假设我们想用普通说话的能量来烧开一壶水,那么,必须动员700多万人,连续大声喊叫12个小时才行。超声波具有的能量,要比一般可听声大的多。根据有关声学实验测定,频率为100万赫兹的超声波的能量,要比同幅度的频率为1000赫兹的可听声能量大100万倍。所以说,拥有巨大的能量,是超声波的一个重要特点。超声波的许多应用,也都是利用它的这一特点进行工作的。为什么超声波拥有这么强大的功率呢?这是由于声波到达某一物质中时,由于声波的振动作用,使物质中的分子随便之一起振动,两者振动的频率是一致的。物质分子振动的频率,决定了该物质分子振动的速度,频率越高,速度越大。我们知道,一个运动物体所具有的动能E与其质量M和运动速度有下列关系:

E=Mv2

即,运动物体的动能与其质量成正比,与其速度的平方也成正比。

由于超声波的频率很高,它使所进入的物质分子运动速度,也随之变的很高。根据上式可知,这样高的运动速度,使该物质分子具有很大的动能,这就是超声波拥有巨大能量的缘故。

【超声波的声压特性】

所谓“声压”指的是由于声波的振动而使声场中的物体受到附加压力的强度,单位为公斤/平方厘米,一般可听声的声压非常微小,其数值约为0.000001公斤/平方厘米~0.000002公斤/平方厘米。这公微小的声压,一般是不引起人们的注意的。但是,超声波的声压,一般是很大的。例如,在水中通过一般强度的超声波时,因超声波而产生的附加压力,可以达到好几个大气压。超声波之所以能够产生这样强的声压,可以达到好几个大气压,其根本原

因仍然是由于超声波的频率很高,所以振动时,使高密度分子间的伸拉很快以致使其间形成瞬时的真空与压缩高密度区,产生巨大的压力差。当它的振幅达到一定程度时,超声波拥有的能量十分巨大。

当超声波束通过液体时,由于巨大的超声波声压作用,可以在液体中出现"空化现象"。这种现象所产生的瞬时压力,可以高达几千个,甚至上万个大气压!这么巨大的瞬时压力,使超声波的应用,在许多方面显示出它独特的巨大作用。现在已被普遍应用的超声波清洗,超声波乳化等,都是超声波空化现象的具体运用。

超声波的空化现象是怎样产生的呢?让我们通过观察一个声学实验,来了解空化现象产生的奥妙。

如图1一8所示,在一个盛满水的玻璃容器中,放大一个超声波发生器的声头。

在超声波机末工作之前,该容器中的液体分子受到的只是大气压的压力,液体的分子都很稳定,没有什么变化。当超声波机开始工作后,一般强大的超声波束穿过了整个液体内部。我们知道,当声波通往某种物质时,由于声振动现象,这种压缩和稀疏相互交替的作用,使该物质分子受到的压力产生了变化。例如当超声波振动使水分子压缩时,水分子所受到压力将是大气压加上水分子被压缩时受到的压力,这个变化的压力就是前面我们所谈到的"声压"。当这个巨大的声压使水分子团压缩时,好象水分子团受到了来自四面八方的巨大压力(参看图1一8A)当超声波振动使水分子稀疏时,水分子又受到了向四面八方散开的拉力(参看图1一8B)。对于一般的液体,它能经受得住声压的巨大压力作用,所以在受到压缩力时,水分子团不会发生反常的现象。但是当水分子团受到稀疏作用而受到四面八方的拉力时,它们就支持不住了。在拉力集中的地分,水分子团就会断裂开来,这种断裂作用,最容易发生在存有杂质和气泡的地方,因为这些地方水的强度特别低,根本经不住几倍于大气压力的巨大的拉力作用而发生断裂。这种断裂的结果,使水中会产生许多气泡状的小空腔,这种空腔存在的时间很短,一瞬间,就会闭合起来。小空腔闭合的时侯,会产生巨大的瞬时压力,一般的可高达几千个,甚至上万个大气压。这种巨大的瞬时压力,可以使悬浮在水中的固体表面受到急剧的破坏,超声波的绝妙的清洗作用、乳化作用以及超声波治疗中利用超声波来击碎 脑血栓和胆结石块等,都是运用了超声波的这种巨大的瞬时压力。这种由于超声波在液体中的声压,而使液体分子团破裂而产生无数气体小空腔,由于这些小空腔闭合而产生的瞬时压力的现象,称之为超声波的空化现象。超声波的空化现象,也是超声波的重要特性之一。

3. 人耳最高只能感觉到大约多少Hz的声波,频率更高的声波就是什么

20000HZ
频率更高的声波是超声波
超声波是频率高于20000赫兹的声波,它方向性好,穿透能力强,易于获得较集中的声能,在水中传播距离远,可用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等。在医学、军事、工业、农业上有很多的应用。超声波因其频率下限大约等于人的听觉上限而得名。

PS:科学家们将每秒钟振动的次数称为声音的频率,它的单位是赫兹(Hz)。我们人类耳朵能听到的声波频率为20Hz~20000Hz。当声波的振动频率小于20Hz或大于20KHz时,我们便听不见了。因此,我们把频率高于20000赫兹的声波称为轮配拍“超声波”。通常用于医学诊断的超声波频率为1兆赫兹~5兆赫兹。理论研究表明,在振幅相同的条卖链件下,一个物体振动的能量与振动频率成正比,超声波在介质中传播时,介质质点振动的频率很高,因而能量很大.在中国北方干燥的冬季,如果把超声波通入水罐中,剧烈的振动会使罐中的水破碎成许多小雾滴,再用小风扇把雾滴吹入室内,就可以增加室内空气湿度,这就是超声波加湿器的原理。如咽喉炎、气管炎等疾病,很难利用血流使药物到达患病的部位,利用加湿器的原理,把药腊羡液雾化,让病人吸入,能够提高疗效。利用超声波巨大的能量还可以使人体内的结石做剧烈的受迫振动而破碎,从而减缓病痛,达到治愈的目的。超声波在医学方面应用非常广泛,像现在的彩超、B超、碎石(例如胆结石、肾结石祛眼袋 之类的),还能破坏细菌结构,对物品进行杀菌消毒。

4. 超声波的资料

我们知道,当物体振动时会发出声音。科学家们将每秒钟振动的次数称为声音的频率,它的单位是赫兹。我们人类耳朵能听到的声波频率为16~20,000赫兹。因此,当物体的振动超过一定的频率,即高于人耳听阈上限时,人们便听不出来了,这样的声波称为“超声波”。通常用于医学诊断的超声波频率为1~5兆赫。

虽然说人类听不出超声波,但不少动物却有此本领。它们可以利用超声波“导航”、追捕食物,或避开危险物。大家可能看到过夏天的夜晚有许多蝙蝠在庭院里来回飞翔,它们为什么在没有光亮的情况下飞翔而不会迷失方向呢?原因就是蝙蝠能发出2~10万赫兹的超声波,这好比是一座活动的“雷达站”。蝙蝠正是利用这种“雷达”判断飞行前方是昆虫,或是障碍物的。

我们人类直到第一次世界大战才学会利用超声波,这就是利用“声纳”的原理来探测水中目标及其状态,如潜艇的位置等。此时人们向水中发出一系列不同频率的超声波,然后记录与处理反射回声,从回声的特征我们便可以估计出探测物的距离、形态及其动态改变。医学上最早利用超声波是在1942年,奥地利医生杜西克首次用超声技术扫描脑部结构;以后到了60年代医生们开始将超声波应用于腹部器官的探测。如今超声波扫描技术已成为现代医学诊断不可缺少的工具。

医学超声波检查的工作原理与声纳有一定的相似性,即将超声波发射到人体内,当它在体内遇到界面时会发生反射及折射,并且在人体组织中可能被吸收而衰减。因为人体各种组织的形态与结构是不相同的,因此其反射与折射以及吸收超声波的程度也就不同,医生们正是通过仪器所反映出的波型、曲线,或影象的特征来辨别它们。此外再结合解剖学知识、正常与病理的改变,便可诊断所检查的器官是否有病。

目前,医生们应用的超声诊断方法有不同的形式,可分为A型、B型、M型及D型四大类。

A型:是以波形来显示组织特征的方法,主要用于测量器官的径线,以判定其大小。可用来鉴别病变组织的一些物理特性,如实质性、液体或是气体是否存在等。

B型:用平面图形的形式来显示被探查组织的具体情况。检查时,首先将人体界面的反射信号转变为强弱不同的光点,这些光点可通过荧光屏显现出来,这种方法直观性好,重复性强,可供前后对比,所以广泛用于妇产科、泌尿、消化及心血管等系统疾病的诊断。

M型:是用于观察活动界面时间变化的一种方法。最适用于检查心脏的活动情况,其曲线的动态改变称为超声心动图,可以用来观察心脏各层结构的位置、活动状态、结构的状况等,多用于辅助心脏及大血管疫病的诊断。

D型:是专门用来检测血液流动和器官活动的一种超声诊断方法,又称为多普勒超声诊断法。可确定血管是否通畅、管腔有否狭窄、闭塞以及病变部位。新一代的D型超声波还能定量地测定管腔内血液的流量。近几年来科学家又发展了彩色编码多普勒系统,可在超声心动图解剖标志的指示下,以不同颜色显示血流的方向,色泽的深浅代表血流的流速。现在还有立体超声显象、超声CT、超声内窥镜等超声技术不断涌现出来,并且还可以与其他检查仪器结合使用,使疾病的诊断准确率大大提高。超声波技术正在医学界发挥着巨大的作用,随着科学的进步,它将更加完善,将更好地造福于人类。

频率高于20000 Hz(赫兹)的声波。研究超声波的产生、传播 、接收,以及各种超声效应和应用的声学分支叫超声学。产生

超声波的装置有机械型超声发生器(例如气哨、汽笛和液哨等)、利用电磁感应和电磁作用原理制成的电动超声发生器、

以及利用压电晶体的电致伸缩效应和铁磁物质的磁致伸缩效应制成的电声换能器等。

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、热的、电磁的和化学的超声效应,包括以下4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(见电介质物理学和磁致伸缩)。
②空化作用。超声波作用于液体时可产生大量小气泡 。一个原因是液体内局部出现拉应力而形成负压,压强的降低使原来溶于液体的气体过饱和,而从液体逸出,成为小气泡。另一原因是强大的拉应力把液体“撕开”成一空洞,称为空化。空洞内为液体蒸气或溶于液体的另一种气体,甚至可能是真空。因空化作用形成的小气泡会随周围介质的振动而不断运动、长大或突然破灭。破灭时周围液体突然冲入气泡而产生高温、高压,同时产生激波。与空化作用相伴随的内摩擦可形成电荷,并在气泡内因放电而产生发光现象。在液体中进行超声处理的技术大多与空化作用有关。
③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。
④化学效应。超声波的作用可促使发生或加速某些化学反应。例如纯的蒸馏水经超声处理后产生过氧化氢;溶有氮气的水经超声处理后产生亚硝酸;染料的水溶液经超声处理后会变色或退色。这些现象的发生总与空化作用相伴随。超声波还可加速许多化学物质的水解、分解和聚合过程。超声波对光化学和电化学过程也有明显影响。各种氨基酸和其他有机物质的水溶液经超声处理后,特征吸收光谱带消失而呈均匀的一般吸收,这表明空化作用使分子结构发生了改变 。

超声应用 超声效应已广泛用于实际,主要有如下几方面:
①超声检验。超声波的波长比一般声波要短,具有较好的方向性,而且能透过不透明物质,这一特性已被广泛用于超声波探伤、测厚、测距、遥控和超声成像技术。超声成像是利用超声波呈现不透明物内部形象的技术 。把从换能器发出的超声波经声透镜聚焦在不透明试样上,从试样透出的超声波携带了被照部位的信息(如对声波的反射、吸收和散射的能力),经声透镜汇聚在压电接收器上,所得电信号输入放大器,利用扫描系统可把不透明试样的形象显示在荧光屏上。上述装置称为超声显微镜。超声成像技术已在医疗检查方面获得普遍应用,在微电子器件制造业中用来对大规模集成电路进行检查,在材料科学中用来显示合金中不同组分的区域和晶粒间界等。声全息术是利用超声波的干涉原理记录和重现不透明物的立体图像的声成像技术,其原理与光波的全息术基本相同,只是记录手段不同而已(见全息术)。用同一超声信号源激励两个放置在液体中的换能器,它们分别发射两束相干的超声波:一束透过被研究的物体后成为物波,另一束作为参考波。物波和参考波在液面上相干叠加形成声全息图,用激光束照射声全息图,利用激光在声全息图上反射时产生的衍射效应而获得物的重现像,通常用摄像机和电视机作实时观察。
②超声处理。利用超声的机械作用、空化作用、热效应和化学效应,可进行超声焊接、钻孔、固体的粉碎、乳化 、脱气、除尘、去锅垢、清洗、灭菌、促进化学反应和进行生物学研究等,在工矿业、农业、医疗等各个部门获得了广泛应用。
③基础研究。超声波作用于介质后,在介质中产生声弛豫过程,声弛豫过程伴随着能量在分子各自电度间的输运过程,并在宏观上表现出对声波的吸收(见声波)。通过物质对超声的吸收规律可探索物质的特性和结构,这方面的研究构成了分子声学这一声学分支。普通声波的波长远大于固体中的原子间距,在此条件下固体可当作连续介质 。但对频率在1012赫以上的 特超声波 ,波长可与固体中的原子间距相比拟,此时必须把固体当作是具有空间周期性的点阵结构。点阵振动的能量是量子化的 ,称为声子(见固体物理学)。特超声对固体的作用可归结为特超声与热声子、电子、光子和各种准粒子的相互作用。对固体中特超声的产生、检测和传播规律的研究,以及量子液体——液态氦中声现象的研究构成了近代声学的新领域——
量子声学。

5. 为什么超声波设备频率很多是20khz左右

因为1;超声波频率越高,其波长就越短,在传播过程中的衰弱就越快,因此超声波能量利用率低;2;而频率过低时,虽然能量利用率相对高,但又会对人体的听觉有伤害。3;通常人耳真正能听见的声音频率范围是16Hz—16KHz之间。频率在20KHz左右时,人们的听觉就无法感受超声波的存在了,而超声波在传播过程中的衰弱也相对小。
因此超声波设备频率很多是20khz左右。

6. 超声波频率,波长,波速与什么因素有关

频率是固定的,在同一频率底下,波长和材料的声速有关。波速是材料的特性。

7. 超声波的频率范围是多少

超声波是一种频率高于20000赫兹的声波,它的方向性好,穿透能力强,易于获得较集中的声能,在水中传播距离远,可用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等。在医学、军事、工业、农业上有很多的应用。超声波因其频率下限大于人的听觉上限而得名。

科学家们将每秒钟振动的次数称为声音的频率,它的单位是赫兹(Hz)。我们人类耳朵能听到的声波频率为20Hz-20000Hz。因此,我们把频率高于20000赫兹的声波称为“超声波”。

(7)超声波频率变高是什么原因扩展阅读:

超声波的特点:

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。

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