⑴ 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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⑵ 超聲波的工作原理是什麼
頻率高於人的聽覺上限(約為20000赫)的聲波,稱為超聲波,或稱為超聲。
超聲波在媒質中的反射、折射、衍射、散射等傳播規律,與可聽聲波的規律並沒有本質上的區別。但是超聲波的波長很短,只有幾厘米,甚至千分之幾毫米。與可聽聲波比較,超聲波具有許多奇異特性:傳播特性——超聲波的波長很短,通常的障礙物的尺寸要比超聲波的波長大好多倍,因此超聲波的衍射本領很差,它在均勻介質中能夠定向直線傳播,超聲波的波長越短,這一特性就越顯著。功率特性——當聲音在空氣中傳播時,推動空氣中的微粒往復振動而對微粒做功。聲波功率就是表示聲波做功快慢的物理量。在相同強度下,聲波的頻率越高,它所具有的功率就越大。由於超聲波頻率很高,所以超聲波與一般聲波相比,它的功率是非常大的。空化作用——當超聲波在液體中傳播時,由於液體微粒的劇烈振動,會在液體內部產生小空洞。這些小空洞迅速脹大和閉合,會使液體微粒之間發生猛烈的撞擊作用,從而產生幾千到上萬個大氣壓的壓強。微粒間這種劇烈的相互作用,會使液體的溫度驟然升高,起到了很好的攪拌作用,從而使兩種不相溶的液體(如水和油)發生乳化,並且加速溶質的溶解,加速化學反應。這種由超聲波作用在液體中所引起的各種效應稱為超聲波的空化作用。
我們知道正確的波的物理定義是:振動在物體中的傳遞形成波。這樣波的形成必須有兩個條件:一是振動源,二是傳播介質。波的分類一般有如下幾種:一是根據振動方向和傳播方向來分類。當振動方向與傳播方向垂直時,稱為橫波。當振動方向與傳播方向一致時,稱為縱波。二是根據頻率分類,我們知道人耳敏感的聽覺范圍是20HZ-20000HZ,所以在這個范圍之內的波叫做聲波。低於這個范圍的波叫做次聲波,超過這個范圍的波叫超聲波。
波在物體里傳播,主要有以下的參數:一是速度V,二是頻率F,三是波長λ。三者之間的關系如下:V=F.λ。波在同一種物質中傳播的速度是一定的,所以頻率不同,波長也就不同。另外,還需要考慮的一點就是波在物體里傳播始終都存在著衰減,傳播的距離越遠,能量衰減也就越厲害,這在超聲波加工中也屬於考慮范圍。
超聲波在塑料加工中的應用原理:
塑料加工中所用的超聲波,現有的幾種工作頻率有15KHZ,18KHZ,20KHZ,40KHZ。其原理是利用縱波的波峰位傳遞振幅到塑料件的縫隙,在加壓的情況下,使兩個塑料件或其它件與塑料件接觸部位的分子相互撞擊產生融化,使接觸位塑料熔合,達到加工目的。
⑶ 超聲波的定義是什麼
超聲波定義
超聲波是一種振動頻率高於聲波的機械波,由換能晶片在電壓的激勵下發生振動產生的,它具有頻率高、波長短、繞射現象小,特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點。超聲波對液體、固體的穿透本領很大,尤其是在陽光不透明的固體中,它可穿透幾十米的深度。超聲波碰到雜質或分界面會產生顯著反射形成反射成回波,碰到活動物體能產生多普勒效應。因此超聲波檢測廣泛應用在工業、國防、生物醫學等方面。
⑷ 超聲波的作用是什麼
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。
⑸ 超聲波是什麼
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。
⑹ 超聲波的原理是什麼啊
1超聲波簡介
我們把頻率高於20KHz的聲波稱為超聲波,超聲波具有良好的方向性和穿透能力,特別是在水中,傳播距離更遠。無論是在軍事上、農業上還是在生活中都有廣泛的應用,可以用來測速度、測距離、消毒殺菌、清洗、焊接等。
人耳能聽到的超聲波頻率范圍大概是20Hz-20KHz,超聲波的頻率大於人類聽覺上限,因此叫做「超聲波」。
超聲波與普通聲波一樣,也具有反射、折射、衍射、散射等特點,但是超聲波的波長較短,有的是幾厘米,低至千分之幾毫米。波長越短,聲波的衍射特性就越差,可以在介質中穩定地進行直線傳播,因此波長較短的超聲波具有很強的直線傳播能力。眾所周知,聲音在空氣中傳播時,會推動空氣中的粒子振動做功,而聲波功率的大小表示聲波做功快慢,在相同環境下,聲波的頻率越高功率就越大。超聲波的頻率大於20KHz,因此超聲波的功率較高。
超聲波主要有兩個參數:
頻率:F≥20000Hz(通常把F≥15000Hz的聲波也稱為超聲波);
功率密度:p=發射功率(W)/發射面積(cm2);通常p≥0.3w/cm。
超聲波具有如下特性:
(1)超聲波具有在氣體、液體、固體等介質中進行效傳播的能力。
(2)超聲波具有很強的傳遞能量的能力。
(3)超聲波具有反射特性,還會產生干涉、疊加和共振現象。
(4)超聲波在液體介質中傳播時,可在界面上產生空化現象和強烈的沖擊。
超聲波的特性及工作原理
2超聲波用途
超聲波在生活中的很多方面都有應用,主要有以下幾個方面:
1)醫學方面
在醫學方面,超聲波主要應用為醫學診斷與臨床治療。醫學診斷中,超聲波的主要應用為B超。由於超聲波具有反射、折射等特點,如果將超聲波發射到人體內,它就會在人體內部發生反射,人體內部各個形狀大小都不一樣,因此反射回來的聲波方向、強度等信息也不同,醫生通過對反射回來的聲波進行分析,再結合一些醫學方面的專業知識,就可以知道人體內部的某些部位是否產生病變。
在臨床治療中,超聲波主要被用來殺死腫瘤細胞和超聲針灸,我們知道超聲波的功率很大,利用醫學影像技術,將多束超聲波聚焦在病變的細胞上,控制好照射的強度和時間,短時間的溫度將達到70~100℃,在保護周圍組織的同時殺死了病變細胞。
超聲針灸就是利用超聲波技術來刺激穴位,這種療法對組織沒有損傷,而且具有無痛、無不適應等優點,在治療小孩子或者一些害怕針灸的患者時有很好的效果。此外,超聲波在體外碎石,理療、牙科等方面也經常使用。
2)超聲清洗
超聲清洗主要基於空化作用,空化作用總體上就是在有壓力和無壓力作用時,每一秒都進行著幾萬次這樣的變換,超聲波在液體內部不斷地進行透射作用,在沒有壓力作用時,液體內部就會出現真空核泡群,在有壓力作用時,真空核泡群在壓力的作用下產生強大的沖擊力,因此可以帶走物體表面的污垢,完成清洗工作。一些表面凹凸不平的器件,或者特別小難以清洗的部件,例如鍾表、電子元器件、電路板等都可以達到很好的清洗效果。而且隨著超聲波頻率的升高,空化作用的效果會減弱,因此超聲波清理的效果很好卻不會傷害到器件表面。
3)超聲測距
由於超聲波的波長相對較短,具有良好的方向性和穿透能力,能量消耗的比較慢,在介質中傳播距離較遠。而且超聲測距的原理簡單,比其他的測距方式都方便容易操作,計算也比較簡便,測量精度也能滿足要求,因此在一些移動式機器人或者導盲系統中有廣泛的應用。
⑺ 超聲波是什麼有什麼益處及害處
超聲波治療就是將超聲波作用於人體,通過神經體液途徑影響身體某一階段或全身,使人體組織產生機械作用、熱作用和空化作用,導致人體局部組織血流加速,血液循環改善,血管壁蠕動增加,細胞膜通透性加強,離子重新分布,新陳代謝旺盛,組織中氫離子濃度減低,PH值增加,酶活性增強,組織再生修復能力加強,肌肉放鬆,肌張力下降,疼痛減輕或緩解,從而達到治療的作用。
⑻ 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。
(8)超聲波是為了什麼擴展閱讀
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。