超声波的作用以及应用

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1、超声波的作用以及应用超声波的作用以及应用超声波清洗原理清洗的超声波应用原理是由超声波发生器发出的高频振荡信号，通过换能器转换成高 频机械振荡而传播到介质，清洗溶剂中超声波在清洗液中疏密相间的向前辐射，使液体流 动而产生数以万计的微小气泡，存在于液体中的微小气泡（空化核）在声场的作用下振动， 当声压达到一定值时，气泡迅速增长，然后突然闭合，在气泡闭合时产生冲击波，在其周 围产生上千个大气压力，破坏不溶性污物而使它们分散于清洗液中，当团体粒子被油污裹 着而粘附在清洗件表面时，油被乳化，固体粒子即脱离，从而达到清洗件表面净化的目的。医学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

2、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

3、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、管腔是否狭窄、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

4、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。 工业自动化控制利用声波反射、衍射、多普勒效应，制造超声波物位计、超声波液位计、超声波流量 计等。 超声学研究超声波的产生、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

5、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、热学的、电磁学的和化学的超声效应，包括以下 4 种效应：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） 。空化作用。超声波作用于

6、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。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。化学效应。超声波的作用可促使发生或加速某

7、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。超声效应已广泛用于实际，主要有如下几方面： 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

8、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

9、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。 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。 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

10、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。 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

11、纵波，其频率范围为 16Hz-20KHz。当声波的频率低于 20Hz 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。 超 声波是声波大家族中的一员。声波是物体机械振动状态（或能量）的传播形式。所谓振动是指物质的质点在其平衡 位置附近进行的往返运动。譬如，鼓面经敲击后，它就上下振动，这种振动状态通过空气 媒质向四面八方传播，这便是声波。超声波是指振动频率大于 20KHz

12、 以上的，人在自然环境下无法听到和感受到的声波。超声波治疗的概念：超声治疗学是超声医学的重要组成部分。超声治疗时将超声波能量作用于人体病变部 位，以达到治疗疾患和促进机体康复的目的。在全球，超声波广泛运用于诊断学、治疗学、工程学、生物学等领域。赛福瑞家用超 声治疗机属于超声波治疗学的运用范畴。（一）工程学方面的应用：水下定位与通讯、地下资源勘查等。（二）生物学方面的应用：剪切大分子、生物工程及处理种子等。（三）诊断学方面的应用：A 型、B 型、M 型、D 型、双功及彩超等。（四）治疗学方面的应用：理疗、治癌、外科、体外碎石、牙科等。 超声除螨科研人员发现，螨虫的听觉神经系统很脆弱，对特定频率的超声非常敏感，针对螨虫 的这种生理特性，目前已有科技公司的研究人员开发出了超声波除螨仪。这种新型的除螨 产品采用现代微电子技术手段，直接用特殊频率的超声作用于螨虫的听觉神经系统，使其 生理系统紊乱，烦躁不安，食欲不振，最终奄奄一息逐渐死亡。 采用这种原理的除螨产品 不用添加任何化学药剂，无毒无二次污染，对人体和家中宠物都没有伤害，是目前比较理 想的除螨产品。 参考网址：http:/