❶ 人們用蝙蝠的超聲波發明了什麼
蝙蝠是靠氣流運動引起聲帶的振動而發聲的。蝙蝠等一類動物能發出頻率高於2萬赫茲的超聲波,人耳對這種頻率的聲音只能望塵莫及。因為人類的聽力有限,聽到的聲波頻率約在16~2萬赫茲的范圍內。我們常常看見倒掛在樹枝上的蝙蝠,不停地轉動著嘴和鼻子。其實,它每秒鍾在向周圍發出10~20個信號,每個信號約包含50個聲波振盪,這樣,信號中不會出現兩種完全相同的頻率。飛行時,蝙蝠在喉內產生超聲波,通過口或鼻孔發射出來。聲波遇到獵物會反射回來,正在飛行的夜蛾對反射波產生壓力,飛行速度愈快,壓力愈大,回聲聲波的頻率就愈高。蝙蝠正是用這種回聲,探測夜蛾和其他物體,並據此知道作為食物的夜蛾的位置,從而立即追捕它們。。 它們頭部的口鼻部上長著被稱作「鼻狀葉」的結構,在周圍還有很復雜的特殊皮膚皺褶,這是一種奇特的超聲波裝置,具有發射超聲波的功能,能連續不斷地發出高頻率超聲波。 以昆蟲為食的蝙蝠在不同程度上都有回聲定位系統,因此有「活雷達」之稱。藉助這一系統,它們能在完全黑暗的環境中飛行和捕捉食物,在大量干擾下運用回聲定位,發出超聲波信號而不影響正常的呼吸。如果碰到障礙物或飛舞的昆蟲時,這些超聲波就能反射回來,然後由它們超凡的大耳廓所接收,使反饋的訊息在它們微細的大腦中進行分析。這種超聲波探測靈敏度和分辯力極高,使它們根據回聲不僅能判別方向,為自身飛行路線定位,還能辯別不同的昆蟲或障礙物,進行有效的迴避或追捕。蝙蝠就是靠著准確的回聲定位和無比柔軟的皮膜,在空中盤旋自如,甚至還能運用靈巧的曲線飛行,不斷變化發出超聲波的方向,以防止昆蟲干擾它的信息系統,乘機逃脫的企圖.會飛的「活雷達」 蝙蝠善於在空中飛行,能作圓形轉彎、急剎車和快速變換飛行速度等多種「特技飛行」。白犬,隱藏在岩穴、 樹洞或屋檐的空隙里;黃昏和夜間,飛翔空中,捕食蚊、蠅、蛾等昆蟲。蝙蝠捕食大量的害蟲,對人有益,理應得 到保護。 到了夏季,雌蝙蝠生出一隻發育相當完全的幼體。初生的幼體長滿了絨毛,用爪牢固地掛在母體的胸部吸乳, 在母體飛行的時候也不會掉下來。 蝙蝠有用於飛翔的兩翼,翼的結構和鳥翼不相同,是由聯系在前肢、後肢和尾之間的皮膜構成的。前肢的第二、 三、四、五指特別長,適於支持皮膜;第一指很小,長在皮膜外,指端有鉤爪。後肢短小,足伸出皮膜外,有五趾, 趾端有鉤爪。休息時,常用足爪把身體倒掛在洞穴里或屋檐下。在樹上或地上爬行時,依靠第一指和足抓住粗糙物 體前進。蝙蝠的骨很輕,胸骨上也有與鳥的龍骨突相似的突起,上面長著牽動兩翼活動的肌肉。 蝙蝠的口很寬闊,口內有細小而尖銳的牙齒,適於捕食飛蟲。它的視力很弱,但是聽覺和觸覺卻很靈敏。一些 實驗證明,蝙蝠主要靠聽覺來發現昆蟲。蝙蝠在飛行的時候,喉內能夠產生超聲波,超聲波通過口腔發射出來。當 超聲波遇到昆蟲或障礙物而反射回來時,蝙蝠能夠用耳朵接受,並能判斷探測目標是昆蟲還是障礙物,以及距離它 有多遠。人們通常把蝙蝠的這種探測目標的方式,叫做「回聲定位」。蝙蝠在尋食、定向和飛行時發出的信號是由 類似語言音素的超聲波音素組成。蝙蝠必須在收到回聲並分析出這種回聲的振幅、頻率、信號間隔等的聲音特徵後, 才能決定下一步採取什麼行動。 靠回聲測距和定位的蝙蝠只發出一個簡單的聲音信號,這種信號通常是由一個或二個音素按一定規律反復地出 現而組成。當蝙蝠在飛行時,發出的信號被物體彈回,形成了根據物體性質不同而有不同聲音特徵的回聲。然後蝙 蝠在分析回聲的頻率、音調和聲音間隔等聲音特徵後,決定物體的性質和位置。 蝙蝠大腦的不同部分能截獲回聲信號的不同成分。蝙蝠大腦中某些神經元對回聲頻率敏感,而另一些則對二個 連續聲音之間的時間間隔敏感。大腦各部分的共同協作使蝙蝠作出對反射物體性狀的判斷。蝙蝠用回聲定位來捕捉 昆蟲的靈活性和准確性,是非常驚人的。有人統計,蝙蝠在幾秒鍾內就能捕捉到一隻昆蟲,一分鍾可以捕捉十幾只 昆蟲。同時,蝙蝠還有驚人的抗干擾能力,能從雜亂無章的充滿雜訊的回聲中檢測出某一特殊的聲音,然後很快地 分析和辨別這種聲音,以區別反射音波的物體是昆蟲還是石塊,或者更精確地決定是可食昆蟲,還是不可食昆蟲。 當2萬只蝙蝠生活在同一個洞穴里時,也不會因為空間的超聲波太多而互相干擾。蝙蝠回聲定位的精確性和抗 干擾能力,對於人們研究提高雷達的靈敏度和抗干擾能力,有重要的參考價值
❷ 人們利用超聲波做了哪些事
清洗,焊接,霧化,測深,測距,成像,流量檢測,風速檢測。。。。。。
❸ 你知道超聲波發明了什麼嗎
超聲波是一種波長極短的機械波,在空氣中波長一般短於2cm(厘米)。它必須依靠介質進行傳播,無法存在於真空(如太空)中。它在水中傳播距離比空氣中遠,但因其波長短,在空氣中則極易損耗,容易散射,不如一般聲波和次聲波傳得遠。
人類可以感知的聲波的音高是由頻率決定的,頻率越高,音高越高,如吉他的六根弦的音高是不一樣的,鋼琴上的八十八個音的音高也是不一樣的,但當高到兩萬赫茲以上,人就聽不到了。這種高頻率的人耳聽不見的聲波叫做超聲波,但容易被蝙蝠的耳朵聽見。
在空氣中,超聲波是指波長小於2厘米的機械波(一說1.7厘米,2cm波長對應17000Hz,1.7cm波長對應20000Hz,實際上沒有固定標准,只是一個便於記憶的數值罷了),其波長甚短,低於人耳聽覺的一般下限(2cm),人們將這種聽不見的機械波叫做超聲波,次聲波的波長則一般長於20米(一說17米,20m波長對應17Hz,17m波長對應20Hz),高於聽覺的波長上限。在實際應用中的超聲波往往還與短波可聽聲波范圍重合,波長短於3.4cm(10000Mhz)的機械波都可以視作超聲波研究。
其波長比一般聲波短得多,因而可以用來切削、焊接、鑽孔等。由於其波長短,因而具有許多特點:首先是波長短造成的傳播的各向異性,再者由於它波長短,衍射能力差,雖具有良好的各向異性,不過在空氣中損耗大,傳不遠,穿透力比較差,容易散射。工業與醫學上常用超聲波進行超聲探測。超聲和次聲以及可聽聲本質上是一致的,它們的共同點都是一種機械波,通常以縱波的方式在彈性介質內會傳播,是一種能量的傳播形式,其不同點是超聲波波長短,在一定距離內可沿直線傳播而衍射少,具有良好的各向異性,但相比可聽聲和次聲波其穿透力較差,容易散射。
希望我能幫助你解疑釋惑。
❹ 超聲波有什麼用途人們是怎樣利用超聲波的。
超聲波是一種頻率高於20000赫茲的聲波,它的方向性好,穿透能力強,易於獲得較集中的聲能,在水中傳播距離遠,可用於測距、測速、清洗、焊接、碎石、殺菌消毒等。在醫學、軍事、工業、農業上有很多的應用。
在中國北方乾燥的冬季,如果把超聲波通入水罐中,劇烈的振動會使罐中的水破碎成許多小霧滴,再用小風扇把霧滴吹入室內,就可以增加室內空氣濕度,這就是超聲波加濕器的原理。如咽喉炎、氣管炎等疾病,很難利用血流使葯物到達患病的部位,利用加濕器的原理,把葯液霧化,讓病人吸入,能夠提高療效。利用超聲波巨大的能量還可以使人體內的結石做劇烈的受迫振動而破碎,從而減緩病痛,達到治癒的目的。超聲波在醫學方面應用非常廣泛,可以對物品進行殺菌消毒。
超聲效應已廣泛用於實際,主要有如下幾方面:
超聲檢驗
超聲處理
超聲波清洗
超聲波加濕器
基礎研究
超聲除蟎
超聲除油
超聲波空泡煉油化學原理
醫學超聲波檢查
工業自動化控制
超聲波提取生物納米(超聲波化學合成法)
超聲波制葯
超聲波對化妝品的分散
超聲波對酒的醇化—催陳技術
❺ 超聲波技術在生活中有什麼應用
1、超聲診斷
絕大多數人還未出生就已經跟它「打過交道」了——為了了解我們的健康狀況,媽媽在我們還是幾個月胎兒的時候就帶我們去照過B超了。B超是超聲技術在臨床醫學中最廣泛、影響最大的一種應用。
2、超聲測距
如果說B超是最具人氣的超聲應用,那最接「地氣」的超聲技術應用當屬超聲測距了。這其中最常見便是倒車輔助系統(俗稱「倒車雷達」)。系統向外發出超聲波,利用超聲波反射回來時間差測算距離,通過語音提示提醒駕駛員周邊障礙物情況,引導安全倒車。
因計算方便迅速,且測量精度能滿足工業實用要求,所以,隨著製造升級和人工智慧的發展,近幾年,超聲測距在移動機器人上得到廣泛應用。
3、超聲水下通信
目前超聲水下通信應用最廣泛、最重要的一種裝置是聲納。最高大上的便是各國海軍用它對潛艇等水下物體進行探測、定位和追蹤,另外還廣泛應用於,聲吶技術還廣泛用於魚雷制導、魚群探測、海洋石油勘探等。
3、超聲加工
超聲技術在工業領域的應用主要是超聲加工。超聲加工是利用超聲波高頻振動,對材料進行微沖擊,使材料加工表面逐步破碎的特種加工。
4、超聲焊接
超聲焊接是利用高頻振動波傳遞到兩個需焊接物體的表面,在加壓情況下表面相互摩擦而形成分子層之間的熔合。主要應用於塑料和金屬領域,在汽車、製冷、太陽能、電池、電子等行業有廣泛應用。如鋰電池的極耳焊接、冰箱空調行業的銅管封尾等。
5、超聲清洗
效果好、速度快、無需人手接觸清洗液、對物件表面無損傷,超聲波清洗的這些優勢從何而來呢——超聲波清洗基於空化作用,即在清洗液中無數氣泡快速形成並迅速內爆,由此產生的沖擊將浸沒在清洗液中的物件內外表面的污物剝落下來,從而達到精密洗凈目的。
6、超聲探傷
航空航天、鐵路交通、水利工程等重大設備設施,容不得一星半點缺陷,那在日常的安全檢查中,如何能快速便捷、精準無損地對工件內部進行多種缺陷檢測、定位、評估和診斷呢?超聲探傷就是那雙「火眼金睛」。
7、超聲波指紋識別
濕手不能解鎖手機,那麼有沒有不怕水的指紋解鎖呢?——答案就是超聲波指紋識別。小米5S、華為榮耀10就使用了超聲波指紋識別解鎖。從時間上來看,超聲波指紋識別應該算超聲技術最新潮的應用了。
(5)人們用超聲波製造了什麼擴展閱讀
超聲波的特點
1)超聲波在傳播時,波長短,方向性強,能量易於集中。
2)超聲波能在各種不同媒質中傳播,且可傳播足夠遠的距離。
3)超聲波與傳聲媒質的相互作用適中,易於攜帶有關傳聲媒質狀態的信息診斷或對傳聲媒質產生效用及治療。
4)超聲波可在氣體、液體、固體、固熔體等介質中有效傳播。
5)超聲波可傳遞能量。
6)超聲波會產生反射、干涉、疊加和共振現象。
❻ 超聲波對人類的貢獻
玻璃零件.玻璃和陶瓷製品的除垢是件麻煩事,如果把這些物品放入清洗液中,再通入超聲波,清洗液的劇烈振動沖擊物品上的污垢,能夠很快清洗干凈.
雖然說人類聽不出超聲波,但不少動物卻有此本領。它們可以利用超聲波「導航」、追捕食物,或避開危險物。大家可能看到過夏天的夜晚有許多蝙蝠在庭院里來回飛翔,它們為什麼在沒有光亮的情況下飛翔而不會迷失方向呢?原因就是蝙蝠能發出2~10萬赫茲的超聲波,這好比是一座活動的「雷達站」。蝙蝠正是利用這種「聲吶」判斷飛行前方是昆蟲,或是障礙物的。而雷達的質量有幾十,幾百,幾千千克,,而在一些重要性能上的精確度.抗干擾能力等,蝙蝠遠優與現代無線電定位器.深入研究動物身上各種器官的功能和構造,將獲得的知識用來改進現有的設備,這是近幾十年來發展起來的一門新學科,叫做仿生學.
我們人類直到第一次世界大戰才學會利用超聲波,這就是利用「聲吶」的原理來探測水中目標及其狀態,如潛艇的位置等。此時人們向水中發出一系列不同頻率的超聲波,然後記錄與處理反射回聲,從回聲的特徵我們便可以估計出探測物的距離、形態及其動態改變。醫學上最早利用超聲波是在1942年,奧地利醫生杜西克首次用超聲技術掃描腦部結構;以後到了60年代醫生們開始將超聲波應用於腹部器官的探測。如今超聲波掃描技術已成為現代醫學診斷不可缺少的工具。
聲吶與雷達的區別
聲吶通過超聲波
雷達通過無線電波
醫學超聲波檢查的工作原理與聲納有一定的相似性,即將超聲波發射到人體內,當它在體內遇到界面時會發生反射及折射,並且在人體組織中可能被吸收而衰減。因為人體各種組織的形態與結構是不相同的,因此其反射與折射以及吸收超聲波的程度也就不同,醫生們正是通過儀器所反映出的波型、曲線,或影象的特徵來辨別它們。此外再結合解剖學知識、正常與病理的改變,便可診斷所檢查的器官是否有病。
目前,醫生們應用的超聲診斷方法有不同的形式,可分為A型、B型、M型及D型四大類。
A型:是以波形來顯示組織特徵的方法,主要用於測量器官的徑線,以判定其大小。可用來鑒別病變組織的一些物理特性,如實質性、液體或是氣體是否存在等。
B型:用平面圖形的形式來顯示被探查組織的具體情況。檢查時,首先將人體界面的反射信號轉變為強弱不同的光點,這些光點可通過熒光屏顯現出來,這種方法直觀性好,重復性強,可供前後對比,所以廣泛用於婦產科、泌尿、消化及心血管等系統疾病的診斷。
M型:是用於觀察活動界面時間變化的一種方法。最適用於檢查心臟的活動情況,其曲線的動態改變稱為超聲心動圖,可以用來觀察心臟各層結構的位置、活動狀態、結構的狀況等,多用於輔助心臟及大血管疫病的診斷。
D型:是專門用來檢測血液流動和器官活動的一種超聲診斷方法,又稱為多普勒超聲診斷法。可確定血管是否通暢、管腔有否狹窄、閉塞以及病變部位。新一代的D型超聲波還能定量地測定管腔內血液的流量。近幾年來科學家又發展了彩色編碼多普勒系統,可在超聲心動圖解剖標志的指示下,以不同顏色顯示血流的方向,色澤的深淺代表血流的流速。現在還有立體超聲顯象、超聲CT、超聲內窺鏡等超聲技術不斷涌現出來,並且還可以與其他檢查儀器結合使用,使疾病的診斷准確率大大提高。超聲波技術正在醫學界發揮著巨大的作用,隨著科學的進步,它將更加完善,將更好地造福於人類。
研究超聲波的產生、傳播 、接收,以及各種超聲效應和應用的聲學分支叫超聲學。產生超聲波的裝置有機械型超聲發生器(例如氣哨、汽笛和液哨等)、利用電磁感應和電磁作用原理製成的電動超聲發生器、
以及利用壓電晶體的電致伸縮效應和鐵磁物質的磁致伸縮效應製成的電聲換能器等。
超聲效應 當超聲波在介質中傳播時,由於超聲波與介質的相互作用,使介質發生物理的和化學的變化,從而產生
一系列力學的、熱學的、電磁學的和化學的超聲效應,包括以下4種效應:
①機械效應。超聲波的機械作用可促成液體的乳化、凝膠的液化和固體的分散。當超聲波流體介質中形成駐波時 ,懸浮在流體中的微小顆粒因受機械力的作用而凝聚在波節處,在空間形成周期性的堆積。超聲波在壓電材料和磁致伸縮材料中傳播時,由於超聲波的機械作用而引起的感生電極化和感生磁化(見電介質物理學和磁致伸縮)。
②空化作用。超聲波作用於液體時可產生大量小氣泡 。一個原因是液體內局部出現拉應力而形成負壓,壓強的降低使原來溶於液體的氣體過飽和,而從液體逸出,成為小氣泡。另一原因是強大的拉應力把液體「撕開」成一空洞,稱為空化。空洞內為液體蒸氣或溶於液體的另一種氣體,甚至可能是真空。因空化作用形成的小氣泡會隨周圍介質的振動而不斷運動、長大或突然破滅。破滅時周圍液體突然沖入氣泡而產生高溫、高壓,同時產生激波。與空化作用相伴隨的內摩擦可形成電荷,並在氣泡內因放電而產生發光現象。在液體中進行超聲處理的技術大多與空化作用有關。
③熱效應。由於超聲波頻率高,能量大,被介質吸收時能產生顯著的熱效應。
④化學效應。超聲波的作用可促使發生或加速某些化學反應。例如純的蒸餾水經超聲處理後產生過氧化氫;溶有氮氣的水經超聲處理後產生亞硝酸;染料的水溶液經超聲處理後會變色或退色。這些現象的發生總與空化作用相伴隨。超聲波還可加速許多化學物質的水解、分解和聚合過程。超聲波對光化學和電化學過程也有明顯影響。各種氨基酸和其他有機物質的水溶液經超聲處理後,特徵吸收光譜帶消失而呈均勻的一般吸收,這表明空化作用使分子結構發生了改變 。
超聲應用 超聲效應已廣泛用於實際,主要有如下幾方面:
①超聲檢驗。超聲波的波長比一般聲波要短,具有較好的方向性,而且能透過不透明物質,這一特性已被廣泛用於超聲波探傷、測厚、測距、遙控和超聲成像技術。超聲成像是利用超聲波呈現不透明物內部形象的技術 。把從換能器發出的超聲波經聲透鏡聚焦在不透明試樣上,從試樣透出的超聲波攜帶了被照部位的信息(如對聲波的反射、吸收和散射的能力),經聲透鏡匯聚在壓電接收器上,所得電信號輸入放大器,利用掃描系統可把不透明試樣的形象顯示在熒光屏上。上述裝置稱為超聲顯微鏡。超聲成像技術已在醫療檢查方面獲得普遍應用,在微電子器件製造業中用來對大規模集成電路進行檢查,在材料科學中用來顯示合金中不同組分的區域和晶粒間界等。聲全息術是利用超聲波的干涉原理記錄和重現不透明物的立體圖像的聲成像技術,其原理與光波的全息術基本相同,只是記錄手段不同而已(見全息術)。用同一超聲信號源激勵兩個放置在液體中的換能器,它們分別發射兩束相乾的超聲波:一束透過被研究的物體後成為物波,另一束作為參考波。物波和參考波在液面上相干疊加形成聲全息圖,用激光束照射聲全息圖,利用激光在聲全息圖上反射時產生的衍射效應而獲得物的重現像,通常用攝像機和電視機作實時觀察。
②超聲處理。利用超聲的機械作用、空化作用、熱效應和化學效應,可進行超聲焊接、鑽孔、固體的粉碎、乳化 、脫氣、除塵、去鍋垢、清洗、滅菌、促進化學反應和進行生物學研究等,在工礦業、農業、醫療等各個部門獲得了廣泛應用。
③基礎研究。超聲波作用於介質後,在介質中產生聲弛豫過程,聲弛豫過程伴隨著能量在分子各自電度間的輸運過程,並在宏觀上表現出對聲波的吸收(見聲波)。通過物質對超聲的吸收規律可探索物質的特性和結構,這方面的研究構成了分子聲學這一聲學分支。普通聲波的波長遠大於固體中的原子間距,在此條件下固體可當作連續介質 。但對頻率在1012赫以上的 特超聲波 ,波長可與固體中的原子間距相比擬,此時必須把固體當作是具有空間周期性的點陣結構。點陣振動的能量是量子化的 ,稱為聲子(見固體物理學)。特超聲對固體的作用可歸結為特超聲與熱聲子、電子、光子和各種准粒子的相互作用。對固體中特超聲的產生、檢測和傳播規律的研究,以及量子液體——液態氦中聲現象的研究構成了近代聲學的新領域——
聲波是屬於聲音的類別之一,屬於機械波,聲波是指人耳能感受到的一種縱波,其頻率范圍為16Hz-20KHz。當聲波的頻率低於16Hz時就叫做次聲波,高於20KHz則稱為超聲波聲波。
超聲波具有如下特性:
1) 超聲波可在氣體、液體、固體、固熔體等介質中有效傳播。
2) 超聲波可傳遞很強的能量。
3) 超聲波會產生反射、干涉、疊加和共振現象。
4) 超聲波在液體介質中傳播時,可在界面上產生強烈的沖擊和空化現象。
超聲波是聲波大家族中的一員。
聲波是物體機械振動狀態(或能量)的傳播形式。所謂振動是指物質的質點在其平衡位置附近進行的往返運動。譬如,鼓面經敲擊後,它就上下振動,這種振動狀態通過空氣媒質向四面八方傳播,這便是聲波。
超聲波是指振動頻率大於20KHz以上的,人在自然環境下無法聽到和感受到的聲波。
超聲波治療的概念:
超聲治療學是超聲醫學的重要組成部分。超聲治療時將超聲波能量作用於人體病變部位,以達到治療疾患和促進機體康復的目的。
在全球,超聲波廣泛運用於診斷學、治療學、工程學、生物學等領域。賽福瑞家用超聲治療機屬於超聲波治療學的運用范疇。
(一)工程學方面的應用:水下定位與通訊、地下資源勘查等
(二)生物學方面的應用:剪切大分子、生物工程及處理種子等
(三)診斷學方面的應用:A型、B型、M型、D型、雙功及彩超等
(四)治療學方面的應用:理療、治癌、外科、體外碎石、牙科等
❼ 人類用超聲波發明了什麼要5種
人類用超聲波發明了不少東西,在工業儀錶行業就有:
超聲波液位計,
超聲波泥位計,
超聲波密度計,
超聲波濃度計,
超聲波地形地貌掃描,
超聲波成像,
超聲波測漏儀,
超聲波測厚儀,
超聲波探傷儀,
❽ 超聲波是什麼用於什麼領域
[編輯本段]超聲波的簡介
我們知道,當物體振動時會發出聲音。科學家們將每秒鍾振動的次數稱為聲音的頻率,它的單位是赫茲。我們人類耳朵能聽到的聲波頻率為20~20,000赫茲。當聲波的振動頻率大於20000赫茲或小於20赫茲時,我們便聽不見了。因此,我們把頻率高於20000赫茲的聲波稱為「超聲波」。通常用於醫學診斷的超聲波頻率為1~5兆赫。超聲波具有方向性好,穿透能力強,易於獲得較集中的聲能,在水中傳播距離遠等特點。可用於測距,測速,清洗,焊接,碎石等。在醫學,軍事,工業,農業上有很多的應用。
理論研究表明,在振幅相同的條件下,一個物體振動的能量與振動頻率成正比,超聲波在介質中傳播時,介質質點振動的頻率很高,因而能量很大.在我國北方乾燥的冬季,如果把超聲波通入水罐中,劇烈的振動會使罐中的水破碎成許多小霧滴,再用小風扇把霧滴吹入室內,就可以增加室內空氣濕度.這就是超聲波加濕器的原理.咽喉炎.氣管炎等疾病,呼喚斤年時斤百 很難血流到達患病的部位.利用加濕器的原理,把葯液霧化,讓病人吸入,能夠提高療效.利用超聲波巨大的能量還可以使人體內的結石做劇烈的受迫振動而破碎,從而減緩病痛,達到治癒的目的。
現在,人們利用超聲波來為飛機、輪船導航,尋找地下的寶藏。超聲波就像一位無聲的功臣,廣泛地應用於工業、農業、醫療和軍事等領域。斯帕拉捷怎麼也不會想到,自己的實驗,會給人類帶來如此巨大的恩惠。
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❾ 人類用超聲波進行干什麼
超聲波清洗原理
清洗的超聲波應用原理是由超聲波發生器發出的高頻振盪信號,通過換能器轉換成高頻機械振盪而傳播到介質,清洗溶劑中超聲波在清洗液中疏密相間的向前輻射,使液體流動而產生數以萬計的微小氣泡,存在於液體中的微小氣泡(空化核)在聲場的作用下振動,當聲壓達到一定值時,氣泡迅速增長,然後突然閉合,在氣泡閉合時產生沖擊波,在其周圍產生上千個大氣壓力,破壞不溶性污物而使它們分散於清洗液中,當團體粒子被油污裹著而粘附在清洗件表面時,油被乳化,固體粒子即脫離,從而達到清洗件表面凈化的目的。
雖然說人類聽不出超聲波,但不少動物卻有此本領。它們可以利用超聲波「導航」、追捕食物,或避開危險物。大家可能看到過夏天的夜晚有許多蝙蝠在庭院里來回飛翔,它們為什麼在沒有光亮的情況下飛翔而不會迷失方向呢?原因就是蝙蝠能發出2~10萬赫茲的超聲波,這好比是一座活動的「雷達站」。蝙蝠正是利用這種「聲吶」判斷飛行前方是昆蟲,或是障礙物的。而雷達的質量有幾十,幾百,幾千千克,,而在一些重要性能上的精確度.抗干擾能力等,蝙蝠遠優與現代無線電定位器.深入研究動物身上各種器官的功能和構造,將獲得的知識用來改進現有的設備,這是近幾十年來發展起來的一門新學科,叫做仿生學.
我們人類直到第一次世界大戰才學會利用超聲波,這就是利用「聲吶」的原理來探測水中目標及其狀態,如潛艇的位置等。此時人們向水中發出一系列不同頻率的超聲波,然後記錄與處理反射回聲,從回聲的特徵我們便可以估計出探測物的距離、形態及其動態改變。醫學上最早利用超聲波是在1942年,奧地利醫生杜西克首次用超聲技術掃描腦部結構;以後到了60年代醫生們開始將超聲波應用於腹部器官的探測。如今超聲波掃描技術已成為現代醫學診斷不可缺少的工具。
醫學
醫學超聲波檢查的工作原理與聲納有一定的相似性,即將超聲波發射到人體內,當它在體內遇到界面時會發生反射及折射,並且在人體組織中可能被吸收而衰減。因為人體各種組織的形態與結構是不相同的,因此其反射與折射以及吸收超聲波的程度也就不同,醫生們正是通過儀器所反映出的波型、曲線,或影象的特徵來辨別它們。此外再結合解剖學知識、正常與病理的改變,便可診斷所檢查的器官是否有病。
目前,醫生們應用的超聲診斷方法有不同的形式,可分為A型、B型、M型及D型四大類。
A型:是以波形來顯示組織特徵的方法,主要用於測量器官的徑線,以判定其大小。可用來鑒別病變組織的一些物理特性,如實質性、液體或是氣體是否存在等。
B型:用平面圖形的形式來顯示被探查組織的具體情況。檢查時,首先將人體界面的反射信號轉變為強弱不同的光點,這些光點可通過熒光屏顯現出來,這種方法直觀性好,重復性強,可供前後對比,所以廣泛用於婦產科、泌尿、消化及心血管等系統疾病的診斷。
M型:是用於觀察活動界面時間變化的一種方法。最適用於檢查心臟的活動情況,其曲線的動態改變稱為超聲心動圖,可以用來觀察心臟各層結構的位置、活動狀態、結構的狀況等,多用於輔助心臟及大血管疫病的診斷。
D型:是專門用來檢測血液流動和器官活動的一種超聲診斷方法,又稱為多普勒超聲診斷法。可確定血管是否通暢、管腔是否狹窄、閉塞以及病變部位。新一代的D型超聲波還能定量地測定管腔內血液的流量。近幾年來科學家又發展了彩色編碼多普勒系統,可在超聲心動圖解剖標志的指示下,以不同顏色顯示血流的方向,色澤的深淺代表血流的流速。現在還有立體超聲顯象、超聲CT、超聲內窺鏡等超聲技術不斷涌現出來,並且還可以與其他檢查儀器結合使用,使疾病的診斷准確率大大提高。超聲波技術正在醫學界發揮著巨大的作用,隨著科學的進步,它將更加完善,將更好地造福於人類。
超聲學
研究超聲波的產生、傳播 、接收,以及各種超聲效應和應用的聲學分支叫超聲學。產生超聲波的裝置有機械型超聲發生器(例如氣哨、汽笛和液哨等)、利用電磁感應和電磁作用原理製成的電動超聲發生器、
以及利用壓電晶體的電致伸縮效應和鐵磁物質的磁致伸縮效應製成的電聲換能器等。
超聲效應 當超聲波在介質中傳播時,由於超聲波與介質的相互作用,使介質發生物理的和化學的變化,從而產生
一系列力學的、熱學的、電磁學的和化學的超聲效應,包括以下4種效應:
①機械效應。超聲波的機械作用可促成液體的乳化、凝膠的液化和固體的分散。當超聲波流體介質中形成駐波時 ,懸浮在流體中的微小顆粒因受機械力的作用而凝聚在波節處,在空間形成周期性的堆積。超聲波在壓電材料和磁致伸縮材料中傳播時,由於超聲波的機械作用而引起的感生電極化和感生磁化(見電介質物理學和磁致伸縮)。
②空化作用。超聲波作用於液體時可產生大量小氣泡 。一個原因是液體內局部出現拉應力而形成負壓,壓強的降低使原來溶於液體的氣體過飽和,而從液體逸出,成為小氣泡。另一原因是強大的拉應力把液體「撕開」成一空洞,稱為空化。空洞內為液體蒸氣或溶於液體的另一種氣體,甚至可能是真空。因空化作用形成的小氣泡會隨周圍介質的振動而不斷運動、長大或突然破滅。破滅時周圍液體突然沖入氣泡而產生高溫、高壓,同時產生激波。與空化作用相伴隨的內摩擦可形成電荷,並在氣泡內因放電而產生發光現象。在液體中進行超聲處理的技術大多與空化作用有關。
③熱效應。由於超聲波頻率高,能量大,被介質吸收時能產生顯著的熱效應。
④化學效應。超聲波的作用可促使發生或加速某些化學反應。例如純的蒸餾水經超聲處理後產生過氧化氫;溶有氮氣的水經超聲處理後產生亞硝酸;染料的水溶液經超聲處理後會變色或退色。這些現象的發生總與空化作用相伴隨。超聲波還可加速許多化學物質的水解、分解和聚合過程。超聲波對光化學和電化學過程也有明顯影響。各種氨基酸和其他有機物質的水溶液經超聲處理後,特徵吸收光譜帶消失而呈均勻的一般吸收,這表明空化作用使分子結構發生了改變 。 [編輯本段]超聲應用超聲效應已廣泛用於實際,主要有如下幾方面:
①超聲檢驗。超聲波的波長比一般聲波要短,具有較好的方向性,而且能透過不透明物質,這一特性已被廣泛用於超聲波探傷、測厚、測距、遙控和超聲成像技術。超聲成像是利用超聲波呈現不透明物內部形象的技術 。把從換能器發出的超聲波經聲透鏡聚焦在不透明試樣上,從試樣透出的超聲波攜帶了被照部位的信息(如對聲波的反射、吸收和散射的能力),經聲透鏡匯聚在壓電接收器上,所得電信號輸入放大器,利用掃描系統可把不透明試樣的形象顯示在熒光屏上。上述裝置稱為超聲顯微鏡。超聲成像技術已在醫療檢查方面獲得普遍應用,在微電子器件製造業中用來對大規模集成電路進行檢查,在材料科學中用來顯示合金中不同組分的區域和晶粒間界等。聲全息術是利用超聲波的干涉原理記錄和重現不透明物的立體圖像的聲成像技術,其原理與光波的全息術基本相同,只是記錄手段不同而已(見全息術)。用同一超聲信號源激勵兩個放置在液體中的換能器,它們分別發射兩束相乾的超聲波:一束透過被研究的物體後成為物波,另一束作為參考波。物波和參考波在液面上相干疊加形成聲全息圖,用激光束照射聲全息圖,利用激光在聲全息圖上反射時產生的衍射效應而獲得物的重現像,通常用攝像機和電視機作實時觀察。
②超聲處理。利用超聲的機械作用、空化作用、熱效應和化學效應,可進行超聲焊接、鑽孔、固體的粉碎、乳化 、脫氣、除塵、去鍋垢、清洗、滅菌、促進化學反應和進行生物學研究等,在工礦業、農業、醫療等各個部門獲得了廣泛應用。
③基礎研究。超聲波作用於介質後,在介質中產生聲弛豫過程,聲弛豫過程伴隨著能量在分子各自電度間的輸運過程,並在宏觀上表現出對聲波的吸收(見聲波)。通過物質對超聲的吸收規律可探索物質的特性和結構,這方面的研究構成了分子聲學這一聲學分支。普通聲波的波長遠大於固體中的原子間距,在此條件下固體可當作連續介質 。但對頻率在1012赫以上的 特超聲波 ,波長可與固體中的原子間距相比擬,此時必須把固體當作是具有空間周期性的點陣結構。點陣振動的能量是量子化的 ,稱為聲子(見固體物理學)。特超聲對固體的作用可歸結為特超聲與熱聲子、電子、光子和各種准粒子的相互作用。對固體中特超聲的產生、檢測和傳播規律的研究,以及量子液體——液態氦中聲現象的研究構成了近代聲學的新領域——
聲波是屬於聲音的類別之一,屬於機械波,聲波是指人耳能感受到的一種縱波,其頻率范圍為16Hz-20KHz。當聲波的頻率低於16Hz時就叫做次聲波,高於20KHz則稱為超聲波聲波。
超聲波具有如下特性:
1) 超聲波可在氣體、液體、固體、固熔體等介質中有效傳播。
2) 超聲波可傳遞很強的能量。
3) 超聲波會產生反射、干涉、疊加和共振現象。
4) 超聲波在液體介質中傳播時,可在界面上產生強烈的沖擊和空化現象。
超聲波是聲波大家族中的一員。
聲波是物體機械振動狀態(或能量)的傳播形式。所謂振動是指物質的質點在其平衡位置附近進行的往返運動。譬如,鼓面經敲擊後,它就上下振動,這種振動狀態通過空氣媒質向四面八方傳播,這便是聲波。
超聲波是指振動頻率大於20KHz以上的,人在自然環境下無法聽到和感受到的聲波。
超聲波治療的概念:
超聲治療學是超聲醫學的重要組成部分。超聲治療時將超聲波能量作用於人體病變部位,以達到治療疾患和促進機體康復的目的。
在全球,超聲波廣泛運用於診斷學、治療學、工程學、生物學等領域。賽福瑞家用超聲治療機屬於超聲波治療學的運用范疇。
❿ 人類根據超聲波發明了什麼
超聲波是頻率高於20000赫茲的聲波,它方向性好,穿透能力強,易於獲得較集中的聲能,在水中傳播距離遠,可用於測距,測速,清洗,焊接,碎石、殺菌消毒等。在醫學、軍事、工業、農業上有很多的應用。超聲波因其頻率下限大約等於人的聽覺上限而得名。 理論研究表明,在振幅相同的條件下,一個物體振動的能量與振動頻率成正比,超聲波在介質中傳播時,介質質點振動的頻率很高,因而能量很大.在我國北方乾燥的冬季,如果把超聲波通入水罐中,劇烈的振動會使罐中的水破碎成許多小霧滴,再用小風扇把霧滴吹入室內,就可以增加室內空氣濕度.這就是超聲波加濕器的原理.咽喉炎.氣管炎等疾病,呼喚斤年時斤百 很難血流到達患病的部位.利用加濕器的原理,把葯液霧化,讓病人吸入,能夠提高療效.利用超聲波巨大的能量還可以使人體內的結石做劇烈的受迫振動而破碎,從而減緩病痛,達到治癒的目的。超聲波在醫學方面應用非常廣泛,像現在的彩超、B超、碎石(例如膽結石、腎結石之類的)等。