
1超声波简介
我们把频率高于20KHz的声波称为超声波。超声波有很好的指向性和穿透能力,尤其是在水中,传播距离更远。它广泛应用于军事、农业和日常生活中,可用于测量速度、距离、消毒、杀菌、清洗、焊接等。
人耳能听到的超声波频率范围约为20Hz-20KHz。超声波的频率大于人类听觉的上限,所以称为超声波。
和普通声波一样,超声波具有反射、折射、衍射、散射等特性。但超声波的波长较短,有的是几厘米,低至千分之几毫米。波长越短,声波的衍射特性越差,可以在介质中稳定地直线传播。因此,波长较短的超声波具有较强的直线传播能力。众所周知,声音在空气中传播时,会推动空气中的粒子振动做功,声波的功率表示声波做功的速度有多快。在同样的环境下,声波频率越高,功率越大。超声波的频率大于20KHz,所以超声波的功率更高。
超声波有两个主要参数:
频率:f20000Hz(通常f15000Hz的声波也称为超声波);
功率密度:p=发射功率(W)/发射面积(cm2);一般p0.3w/cm。
超声波具有以下特点:
(1)超声波具有在气体、液体、固体等介质中有效传播的能力。
(2)超声波传递能量的能力很强。
(3)超声波具有反射特性,它也会产生干涉、叠加和共振。
(4)超声波在液体介质中传播时,会产生空化现象,对界面产生强烈的冲击。
2超声波应用
超声波在生活的许多方面都有应用,主要表现在以下几个方面:
1)医疗方面
在医学上,超声波主要用于医学诊断和临床治疗。在医学诊断中,超声的主要应用是B型超声。因为超声波具有反射和折射的特性,如果超声波发射到人体内,就会在人体内部发生反射,人体内部所有的形状和大小都不一样,所以反射的声波方向、强度等信息也不一样。通过分析反射的声波,结合一些医学专业知识,医生可以知道人体内部的某些部位是否有病变。
在临床治疗中,超声波主要用于杀灭肿瘤细胞和超声波针灸。我们知道超声波有很大的能量。利用医学影像技术,将多个超声波聚焦在病变细胞上,控制照射的强度和时间,短时间内温度会达到70~100,可以保护周围组织,杀死病变细胞。
超声波针灸是利用超声波技术刺激穴位。这种疗法对组织无损伤,具有无痛苦、无适应的优点。对治疗儿童或部分怕针灸的患者有很好的效果。此外,超声波经常用于体外碎石术、理疗和牙科。
2)超声波清洗
超声波清洗主要是基于空化作用。一般来说,在有压力或无压力的情况下,空化每秒钟变化上万次。超声波在液体内部不断传播。没有压力时,液体内部会出现真空成核气泡。当有压力时,真空成核气泡会在压力下产生强烈的冲击,从而带走物体表面的污垢,完成清洁。一些表面不平整的器件,或者极小且难以清洗的零件,如钟表、电子元件、电路板等。可以达到很好的清洁效果。而且随着超声波频率的增加,空化的作用会减弱,所以超声波清洗的效果很好,但不会对器件表面造成伤害。
3)超声波测距
因为超声波的波长比较短,有很好的指向性和穿透能力,而且能量消耗比较慢,在介质中的传播距离比较远。而且超声波测距原理简单,比其他测距方法更方便易操作,而且计算更简单,测量精度也能满足要求,所以在一些移动机器人或导盲系统中得到了广泛的应用。








