❶ 關於超聲波的
我們的耳朵只能分辨頻率為二十至二萬赫的聲音,頻率比人的聽頻范圍高的聲波就叫做超聲波。不同的動物可聽到的聲波頻率范圍不盡相同。狗可以聽到一些超聲波,所以狗只訓練員可以用超聲波哨子呼喚狗兒。超聲波對於蝙蝠更為重要,這種動物是靠超聲波來「看」世界的!
蝙蝠先會發出一連串超聲的尖叫聲,聲波遇到障礙物便會反射,就像我們向山谷拍手會聽到回聲一樣。由於超聲波的頻率高,相對較少出現繞射現象,所以回聲十分清晰。蝙蝠分析回聲的方向和回傳時間,便可以知道環境的精確圖像。人們根據蝙蝠「看」事物的原理,發明了聲納探測器,用來測量水深。船隻上的發射器先向海底發射超聲波,再由另一些儀器接收和分析反射回來的訊息,從而得到整個海床的面貌。
醫學的超聲波掃描術可說是超聲波最重要的應用。超聲波掃描不涉及有害的輻射,遠比 X-射線等檢驗工具安全,所以常用於產前檢查 (右圖)。醫生會將一個發出高頻超聲波 (頻率為1-5 兆赫) 的手提換能器,貼著母親的肚皮進行掃描。聲波到達各種身體組織的邊界時會有不同程度的反射 (例如液體及軟組織的邊界、軟組織及骨的邊界)。接收器收到反射波,便可計算出反射的強度及反射面的距離,以分辨不同的身體組織,並得到胎兒的影像。接收器使用了壓電的原理,把超聲波所產生的壓力轉變成電子訊號,再輸送到儀器分析。超聲波掃描可以幫助醫生量度胎兒的大小以確定產期,檢查胎兒的性別、生長速度、頭的位置是否正常向下、胎盤的位置是否正常、陽水是否足夠,與及監察抽陽水的過程,以保障胎兒的安全等。此外,超聲波掃描術也用於婦科檢查,它可以幫助醫生有效地把生長在乳房或卵巢的惡性組織分辨出來。
超聲波掃描術的兩個重要分支-多普勒超聲波掃描術和立體超聲波成像技術,更擴大了超聲波在醫學上的用途。
多普勒超聲波掃描術已應用了頗長的時間,這技術利用了波動的多普勒效應。反射超聲波物體的運動,會改變回聲的頻率;當物體正向著接收器移動時,頻率便會升高,相反當物體正在遠去時,頻率便會降低。從回聲的頻率改變,儀器便可計算到物體的運動速度。多普勒超聲波掃描術主要用於檢查血液在心臟及主要動脈中的流動速度。血液的流動情況會以一個顏色的影像顯示出來,不同的顏色代表不同的流速 (右圖)。這有助醫生及早發現胎兒先天性心臟毛病。
立體超聲波成像技術是很新的技術。檢查員首先從多個不同角度拍攝胎兒的二維超聲波影像,然後利用計算機技術合成胎兒的立體影像。利用這技術可清晰地顯示胎兒的樣貌 ,甚至攝錄到胎兒細致如踢腳或轉身等動態,實在為准父母帶來不少驚喜。外表的缺憾如兔唇、多指甚至細如斑痣等都可以清楚地顯示出來。立體成像技術將會成為未來超聲波技術研究的重點。
此外,高頻的超聲波帶有強大的振動能。將超聲波入射載滿水的容器,再放入需要的清洗的對象,水的振動便可去除對象上的塵垢,而不需直接接觸對象的表面。眼鏡公司替我們洗眼鏡時就是用這種方法。如果將高能超聲波聚焦,能量甚至足以震碎石塊,所以可以用來擊碎體內結石,使患者免受手術之苦。
❷ 做b超的時候為什麼要塗耦合劑
使用超聲耦合劑的目的首先是充填接觸面之間的微小空隙,不使這些空隙間的微量空氣影響超聲的穿透;其次是通過耦合劑「過渡」作用,使探頭與皮膚之間的聲阻抗差減小,從而減小超聲能量在此界面的反射損失。
此外,它還起到「潤滑劑」的作用,減少探針表面與皮膚之間的摩擦,使探針能夠靈活滑動。
(2)超聲波掃描時為什麼要加油類物質擴展閱讀:
其PH值為中性,對人體無毒無害,不易乾燥,不易腐臭,超聲波成像清晰,適用粘度大,不油膩,探頭容易滑動,能滋潤皮膚,消除皮膚表面的空氣,潤滑性好,易膨脹;
超聲波探頭無腐蝕或損壞;具有殺菌功能的超聲波偶聯劑已經上市。與傳統的普通偶聯劑相比,它對生產環境要求更嚴格,適用范圍更廣。
❸ 超聲波無損檢測時為什麼要塗肥皂水
是耦合濟.探頭與被檢件之間連聯處不能有空氣.不一定用肥皂水,只要聲阻抗小的都可以,比如化學漿糊,機油,黃干油,水等等
❹ 超聲波感測器測量時為什麼使用耦合劑及耦合劑作用
第一它是無毒無害的,它可以起到滅菌作用、消毒作用,也可以叫它消殺型耦合劑;第二除了起到消毒作用,還可以起到潤滑作用,就是減少摩擦力;第三能非常好的起耦合作用,它能排開探頭和皮膚之間的氣體,它的聲阻抗非常接近皮膚,能減少干擾,提高探測靈敏度。
❺ 在使用超聲波檢測儀時,為什麼要用到耦合劑常用的耦合劑有哪些
因為超聲波信號需要依靠耦合劑來傳導,這樣能夠保證檢查結果的准確性。
❻ 超聲波的作用及原理
超聲波頻率高、波長短,他可以像光那樣沿直線傳播,使得我們有可能向某已確定方向上發射超聲波,聲波是縱波,可以順利地在人體組織里傳播。 超聲波遇到不同的介質交接面時會產生反射波.
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。
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
超聲波的作用
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
❼ 為什麼在應用超聲波感測器探測工件時,探頭與工件接觸處要塗一層耦合劑
超聲信號,從超聲換能器到工件,如果中間通過空氣耦合,效率是非常低的。因為換能器到空氣是一個全反射面,空氣到工件也是一個全反射面。所以如果不加耦合劑,就沒有辦法傳播超聲信號,也就沒有辦法完成檢測。所以必須加耦合劑。
❽ 使用超聲波探測儀為什麼要先用耦合劑
因為探頭與被測材料之間的高頻超聲的能量是通過耦合劑來傳遞的。
為了使超聲波進入材料和從材料中反射,探頭必須與被測材料盡量靠近,並且在探頭和被測材料之間要有介質。在鋼材的超聲波探傷中,多用水作耦合劑。檢測期間,所有探頭處在離鋼材表面同一水平面,聲音耦合由水來完成。
耦合劑用於排除探頭和被測物體之間的空氣,使超聲波能有效地穿入工件達到檢測目的。
根據使用情況選擇合適種類的耦合劑。當使用在光滑材料表面時,可以使用低黏度的耦合劑;當使用在粗糙表面、垂直表面及頂表面時,應使用黏度高的耦合劑。
高溫工件應選用高溫耦合劑。並且,校準和測量時應選擇同一種耦合劑。耦合劑應適量使用,塗抹均勻,一般應將耦合劑塗在被測材料的表面,但當測量溫度較高時,耦合劑應塗在探頭上。
(8)超聲波掃描時為什麼要加油類物質擴展閱讀
耦合劑的好壞與得到的聲像圖質量密切相關。質量不好的耦合劑可使超聲能量損失,分辨力降低,圖像模糊,甚至刺激皮膚和損壞探頭。
工業耦合劑是用來排除探頭和被測物體之間的空氣,使超聲波能有效地穿入工件達到檢測目的。
❾ 超聲波超聲處理時為什麼需要水當介質
探頭其實就是超聲波的發生和接收裝置。超聲波傳播過程中遇空氣就會全反射,使探頭接收不到物體內部聲波信息。
所以耦合劑的第一個作用:就是隔絕空氣,使探頭與物體表面良好的接觸。
第二個作用:就是潤滑作用,使探頭能在物體表面良好運動,探查內部結構。
❿ 為什麼用超聲波進行人體掃描時,在探頭與體表之間要塗抹油類物質等耦合
超聲波通過空氣耦合,衰減很大,用耦合劑可以大大提高效率。
超聲波測試的基本方法是基於超聲波的頻率要高於20kHz。對於不同頻率和波形,從材料返回的波形是不同的。
當超聲波進入材料後,將在材料中產生機械振動,超聲波在被檢測材料中傳播時,材料的聲學特性和內部組織的變化對超聲波的傳播產生一定的影響,通過對超聲波受影響的程度和狀況的探測來了解材料性能和結構的變化。
(10)超聲波掃描時為什麼要加油類物質擴展閱讀:
超聲檢查時,探頭與病人皮膚之間的空氣將阻礙超聲波傳入人體,為獲得高質量的清晰圖像,需要使用液性傳導介質來連接探頭與病人體表,這種介質就是常用的超聲耦合劑。
使用超聲耦合劑的目的首先是充填接觸面之間的微小空隙,不使這些空隙間的微量空氣影響超聲的穿透;其次是通過耦合劑「過渡」作用,使探頭與皮膚之間的聲阻抗差減小,從而減小超聲能量在此界面的反射損失。另外,還起到「潤滑」作用,減小探頭面與皮膚之間的摩擦,使探頭能靈活的滑動探查。