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超声波

通用电子生产的超声波器材
红:次声波、蓝:可听声波、绿:超声波

超声波(英语:Ultrasound),是指任何声波振动,其频率超过人类耳朵可以听到的最高阈值20kHz(千赫)。超声波由于其高频特性而被广泛应用于医学、工业、情报等众多领域。

某些动物,如犬只海豚、以及蝙蝠等都有着超乎人类的耳朵,也因此可以听到超声波。亦有人利用这个特性制成能产生超声波来呼唤犬只的犬笛。

人类听觉能察觉的波动,称之为声音,此时之音波称为可听波。而所谓超声波,物理性质与与可听波相同,只能透过具有弹性与惯性介质(如空气),其利用空气分子产生膨胀或压缩的运动而传播其波动;因此,音波与超声波均无法在真空中传播。

用途

超声波在军事医疗工业中有较大的用途。它应用按功率的大小可分为功率超声波检测超声波

功率超声波的应用包括焊接、钻孔、粉碎、清洗、乳化等,它们多属于只发射不接受的超声波设备。目前人们对超声波加工的确切理论仍未透彻认识。

检测超声波在军事中的应用有雷达定位等。医用超声波可以穿透肌肉及软组织,使得这项技术常用来扫描很多器官,以协助医疗上的诊断和治疗。产科超声波也常用在怀孕时期的检查。医生可以利用超声波成像法透视身体,但由于超声波不能穿透骨头,所以虽然超声波对人体伤害比较低,但仍不能完全取代X光。典型超声波大约2MHz到10MHz的频率,检测超声波波设备有发射及接收。

设备

超声波医疗扫描

超声波诊断仪

由于其无创及无放射性而普遍使用于医疗上,可用于诊断人体内器官及组织的病变。尤其在妇产领域,因电离辐射有致畸胎性,基本不会对胎儿或母亲采用X光、CT等诊断设备,此时超声波就成为最佳选择。与X光及CT相比,超声波诊断仪拥有两个特点,第一是无放射性,也就是安全性高;第二是实时性,看到的图像是实时的,不需要等待胶片冲洗或数位成像的时间,这不仅节约时间,而且可以实时进行测量,可以应用在心血管领域,测出血液流速,从而诊断病变情况。由于这两个特点,超声波超越了放射设备,成为医院与诊所必备的诊断仪器。但超声波诊断的图像(声像图)不如X线图清晰,且不适用于骨骼内部或含气体的组织(如肺、胃、肠)的诊断,因此不能完全替代放射设备。

超声波清洗机

可用于清洁用途,一般认为这是利用了超声波在液体中的“空穴现象”。超声波清洗机的清洁原理在于利用超声波震动清水,使微细的真空气泡在水里产生,当真空气泡爆破时释放了储存在气泡里面的能量,释放温度约5,000℃以及超过10,000磅吋的压力将物件表面的油脂或污垢带走。清洗机所产生的超声波频率约为20-50kHz,可应用在珠宝、镜片或其他光学仪器、牙医用具、外科手术用具及工业零件的清洁。除可以发出较低频率的纯机械的超声哨子以外,一般超声波设备由超声电源、换能器、变幅杆、工具头等构成。换能器有压电陶瓷换能器和磁致换能器两种。

超声波测距仪

用于量度距离。通过超声波发射装置发出超声波,根据接收器接到超声波的时间差就可以知道距离,与雷达测距原理相似。超声波发射器向某一方向发射超声波,在发射的同时开始计时,超声波在空气中传播,途中碰到障碍物就立即返回来,超声波接收器收到反射波就立即停止计时。(超声波在空气中的传播速度为v=340m/s,根据计时器记录的时间t,就可以计算出发射点距障碍物的距离s,即:

超声波焊接

  • 用于熔接两个一样材质或不一样的塑胶件。
  • 将金属部件固定于塑胶上。
  • 用来切除多余的塑胶结构。

参见

外部链接

参考资料


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