A. 超聲波在各領域有哪些應用
超聲波在各領域的應用:
1、工程學方面的應用:水下定位與通訊、地下資源勘查等;
2、生物學方面的應用:剪切大分子、生物工程及處理種子等;
3、診斷學方面的應用:A型、B型、M型、D型、雙功及彩超等;
4、治療學方面的應用:理療、治癌、外科、體外碎石、牙科等。
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。
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。
超聲波可以根據原理分可以分為檢測超聲和功率超聲。
產生原理:
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20000Hz以上的,其每秒的振動次數(頻率)甚高,超出了人耳聽覺的上限(20000Hz),人們將這種聽不見的聲波叫做超聲波。超聲和可聞聲本質上是一致的,它們的共同點都是一種機械振動,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,其不同點是超聲頻率高,波長短,在一定距離內沿直線傳播具有良好的束射性和方向性,目前腹部超聲成象所用的頻率范圍在 2∽5兆Hz之間,常用為3∽3.5兆Hz(每秒振動1次為1Hz,1兆Hz=10^6Hz,即每秒振動100萬次,可聞波的頻率在16-20,000HZ之間)。
超聲特性:
1、超聲波在傳播時,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、超聲波可傳遞很強的能量。
6、超聲波會產生反射、干涉、疊加和共振現象。
B. 超聲波的應用與次聲波的應用
超聲波的應用:
1、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。
2、超聲波清洗
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。
次聲波的應用:
1、研究自然次聲的特性和產生機制,預測自然災害性事件。例如台風和海浪摩擦產生的次聲波,由於它的傳播速度遠快於台風移動速度,人們利用一種叫「水母耳」的儀器,監測風暴發出的次聲波,即可在風暴到來之前發出警報。利用類似方法,也可預報火山爆發、雷暴等自然災害。
2、通過測定自然或人工產生的次聲在大氣中傳播的特性,可探測某些大規模氣象過程的性質和規律。如沙塵暴、龍卷風及大氣中電磁波的擾動等。
3、次聲在軍事上的應用,利用次聲的強穿透性製造出能穿透坦克、裝甲車的武器。次聲武器,一般只傷害人員,不會造成環境污染。
超聲波的特點:
1、超聲波在傳播時,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。
次聲波的特點:
1、次聲波的特點是來源廣、傳播遠、能夠繞過障礙物傳得很遠。次聲的聲波頻率很低,在20Hz以下,波長卻很長,傳播距離也很遠。
2、它比一般的聲波、光波和無線電波都要傳得遠。例如,頻率低於1Hz的次聲波,可以傳到幾千以至上萬千米以外的地方。
3、次聲波具有極強的穿透力,不僅可以穿透大氣、海水、土壤,而且還能穿透堅固的鋼筋水泥構成的建築物,甚至連坦克、軍艦、潛艇和飛機都不在話下。
C. 超聲波對農業,工業,醫療,軍事方面的作用急!急!急!急!急!急!急!急!
1、超聲波的應用
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。
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——
2超聲波在農業中的應用
2.1 超聲波處理與加工的基本原理
超聲波處理與加工設備主要是由四個部分組成:超聲波發生器、換能器、超聲波聚能器及超聲波發生器和換能器之間的匹配電路。如圖1所示,超聲波發生器產生一定高頻電能提供給超聲換能器,由超聲換能器將電能量轉化成機械能,然後通過超聲波聚能器將機械能放大,將聲能作用在待處理的物質上。超聲波的生物效應應用十分廣泛,其主要的生物效應是源於空化作用引起的機械效應和熱效應等。超聲波處理與加工的基本原理主要是利用液體動力學的空化現象。超聲空化是指超聲波激活氣泡的各種動力表現,這些表現可能是較為有規律而緩和的穩態空化或者是很激烈而短暫的瞬態空化。瞬態空化泡絕熱收縮至崩潰瞬間,泡內可呈現高溫和幾千個大氣壓的高壓,並伴有強大的沖擊波或射流等。超聲波的輻照因其機械作用,能使液體媒質質點運動增強,質量傳輸加速,還能影響邊界層、膜、細胞壁和液泡。超聲的空化作用還能破壞細胞並使酶變性等。以下所舉的超聲波在農業中的一些新應用基本上都是循著上述的基本原理而實現的。
2.2 超聲測定土壤中的鉛[1]
鉛是一種對人體有害的元素,它是土壤分析中的常測元素。採用懸浮液直接進樣火焰原子吸收光譜法測定土壤中的鉛時,由於土壤樣品的取樣量大,使得懸乳液的粘度大、不易分散均勻而影響進樣的缺點。採用先用超聲波處理懸浮液後進樣的方法,可使進樣順利和使懸浮液穩定時間延長;十二烷基硫酸鈉(SDS)增敏可以提高懸浮液直接進樣火焰原子吸收光譜法測定的靈敏度。該方法快速、簡單、准確,適用於各種土壤樣品中鉛的測定。
2.3 超聲處理種子
超聲育種,應用超聲波處理種子,早在前蘇聯就已有了不少研究。根據外國文獻所載,少量的超聲波能刺激細胞分裂,中等量的超聲波會抑制細胞分裂,大量的能引起細胞死亡。在上世紀,就有人用超聲波對菠菜和白菜種子進行實驗。其實驗結果顯示,在對白菜種子用超聲波處理1分鍾和2分鍾時,其種子的發芽率為92%~96%,而未用超聲波處理的白菜種子發芽率為88%。在對菠菜種子用超聲波處理1分鍾後,其出土率為85%,而未用超聲波處理的菠菜種子出土率為40%[2] 。用超聲波處理的種子在日後增產也比較顯著。低頻脈沖超聲波對小麥幼苗變異較明顯。經超聲波照射的水培變異幼苗,出現率為8.57±8.25%,對照的自然變異出現率為1.00±1.28%;田間種植變異幼苗出現率為18.21±2.54%,對照的自然變異出現率為14.58±2.59%。經照射的咸農68小麥單株粒重超過親本的家系達55.17%,超親達1%顯著水準占超親家系87.50%。經照射的四方穗小麥,單株粒重超親家系達69.23%,達到1%顯著水準的超親家系佔77.78[3] 。
2.4 超聲處理對植物生長的影響
超聲培苗,與其他環境應力一樣,超聲波作為應力的一種作用形式,對植物的生長發育有重要的影響。近年來,在超聲處理下,從對植物生長變化的宏觀觀察到對植物生理生化的研究,從對植物細胞、組織、分裂生長的影響研究到對超聲處理對植物作用機理的探討,均取得了很多的成效。超聲處理可以影響植物體或者某些器官的生存和生長。對器官生長影響的研究主要集中在根上,溫和的超聲處理能促進生根[4] 。植物細胞經超聲波處理,出現了一致現象,即低劑量、短時間的溫和處理能明顯加速和誘導植物細胞的分裂,刺激細胞生長,加速原生質體的蛋白合成;而處理時間延長,處理劑量加大則會造成負面的不可恢復的影響。利用超聲波對保鮮液處理,能使插花推遲鮮重始降時間,增大最大花莖,延長插花壽命[5,6] 。可見,一定頻率和強度的超聲波處理可以強化植物的一些生理生化指標,促進植物的生長發育。
2.5 超聲處理對植物呼吸作用的影響
關於植物呼吸作用的研究一直是植物生理學研究的一個熱點,特別對農作物來說,其呼吸作用的大小直接關繫到產量的高低,所以它的研究對農業的發展具有十分重要的理論和實際意義。1975年Albu E研究發現低頻率超聲波(25kHz)處理蔬菜之後,一年生植物(如番茄和黃瓜)的呼吸強度下降,而兩年生植物(如捲心菜和洋蔥)的呼吸強度上升[7] 。自此我們可以推測,利用超聲處理相關的農作物可以提高作物的產量。
2.6 超聲波犁田
傳統的翻地犁需要笨重的機器牽引,這不僅會壓實深層的土壤,使其不能保持水分和養料;而且翻起的地表土會被風和雨水侵蝕。這是許多農民的一大心病。此外,由於多次的翻犁,植物的根以及腐爛的殘留植物被翻出地表,他們會散發出二氧化碳氣體。約旦的農機工程師奈達·阿布哈德發明了利用超聲波鬆土。他的實驗結果顯示:鬆土可達土壤深度20cm。這完全滿足了一般農作物的鬆土深度。
2.7 超聲處理植物根系[8]
糖類是植物體內的主要成分之一,可溶性糖主要指的是單糖和低聚糖。磷酸單糖在植物細胞中的含量不高,但它們都是光合作用及呼吸作用過程中的主要中間產物,在代謝過程中極為重要。經超聲波刺激後,根系中的可溶性糖含量比對照組高大約29.6%。豐富的蛋白質是細胞進行一系列生理活動的物質基礎,經過超聲波刺激後,根系中的可溶性蛋白增加了35.3%,高水平的可溶性蛋白質含量保證了細胞旺盛的分裂生長能力,這說明了經過超聲波刺激後,植物根部細胞分裂旺盛,生長能力強。
2.8 超聲除蟲[9]及促進蠶卵孵化
用250W-CFS 超聲波發生器(中原電子儀器廠出品)匹配自帶的清洗槽,果實內已生有蟲子的板栗浸在清洗槽里的自來水中,在19.5~20.5kHz下,開機處理15min,結束後去水晾乾,保存2周。切開板栗果實檢查,長10mm左右的幼蟲仍存活,而6mm以下的幼蟲死亡。加長處理時間, 蟲子的死亡率基本一致。另外,有人曾用類似的方法及設備處理過蠶卵(約半分鍾內),直接結果是蟻蠶的孵化時間達到基本一致;追蹤結果為比同樣條件下長大的成蟲做的蠶繭的抽絲率提高。也曾有人試圖用超聲處理水果(蘋果、梨等)中害蟲,但大多無果而終。
2.9超聲催產
3.超聲波在工業的應用
超聲波物位 液位計
超聲波流量計
超聲波探傷儀
超聲波限位開關
超聲波清洗裝置
應用行業:
行業類別 電子及電
器工業機器 光學機械、寶
石加工、鍾表業 汽車、摩
托車產業 化纖紡織 食品
釀造 航空、飛機行業
4.超聲波在軍事的應用
聲波武器
一般人認為,聲音與聽覺是連在一起的,但它作為一種空氣波,在聚焦後可成為
攻擊武器,對許多人來說,這恐怕還是件新鮮事。近日,位於美國加州聖地亞哥
市的美國技術公司就研製出一種用聲波作子彈的槍。
主動聲納:基本原理同蝙蝠探路。
D. 超聲波的應用(詳細點的)
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 (下圖),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。
E. 超聲波是什麼意思請簡短說。
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。超聲波因其頻率下限大於人的聽覺上限而得名。
超聲波的波長相對來說比聲波要短,通常的障礙物都會比超聲波的波長大很多,所以說超聲波的衍射能力不是很強,在介質一定密度不變的情況下,超聲波能夠沿著波的方向一致沿直線傳波,超聲波的波長相對來說越短的話,直射能力就越好。
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,所以說超聲波跟聲波相比呢,超聲波的功率比聲波要大很多的。
(5)超聲波育種是什麼意思擴展閱讀
超聲波在液體中隨著液體的縫隙傳播開時,液體的分子受到超聲波的能量的傳遞,而具有能量,分子相互作用而產生大量的氣泡,這些氣泡構成了空化的前提條件,能量聚集到一定的程度的時候氣泡破裂產生巨大的能量把整個液體破費,空化作用常常用於超聲波清洗機、以及小型超聲波清洗機的與原理應用。
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。
超聲波在,漁業上有很多的應用。可用於測距、測速、測障、清洗、焊接、碎石、殺菌消毒、檢查金屬產品的缺陷、焊接鋁金屬、洗衣服、在坡璃上鑽孔、以及尋找沉沒了的船隻等。
F. 「超聲波」是如何進行應用的
超聲波有兩個特點,一個是能量大,一個是沿直線傳播。它的應用就是按照這兩個特點展開的。
1.軍事應用,常說最先進的科技最先用於軍事。主動聲納:基本原理同樓上所說蝙蝠探路。
2.醫學應用,M型超聲檢查儀、B型超聲檢查儀、多普勒效應彩色超聲檢查儀,基本原理均同樓上所說蝙蝠探路,其中M超屏顯大概為頻譜,B超屏顯為雙色點陣圖,彩超屏顯可分辨血流方向(基於多普勒效應)。
3.工業應用,超聲乳化可將材料粉碎到極小的微粒,超聲雷達可行近距離淺表探測物體移動速度及材料內部缺陷。
4.日常應用,超聲驅蚊人工模擬雄蚊所發出的特徵性超聲來驅趕會吸血的雌蚊具有無煙無臭無害的優點,超聲洗滌同樓上所述,超聲遙探器類似於普通紅外遙探器。
5.農業應用:超聲育種,超聲培苗,超聲催產。
G. 超聲波應用於農業、工業、醫療、軍事有什麼好處
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.
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——
2超聲波在農業中的應用
2.1 超聲波處理與加工的基本原理
超聲波處理與加工設備主要是由四個部分組成:超聲波發生器、換能器、超聲波聚能器及超聲波發生器和換能器之間的匹配電路.如圖1所示,超聲波發生器產生一定高頻電能提供給超聲換能器,由超聲換能器將電能量轉化成機械能,然後通過超聲波聚能器將機械能放大,將聲能作用在待處理的物質上.超聲波的生物效應應用十分廣泛,其主要的生物效應是源於空化作用引起的機械效應和熱效應等.超聲波處理與加工的基本原理主要是利用液體動力學的空化現象.超聲空化是指超聲波激活氣泡的各種動力表現,這些表現可能是較為有規律而緩和的穩態空化或者是很激烈而短暫的瞬態空化.瞬態空化泡絕熱收縮至崩潰瞬間,泡內可呈現高溫和幾千個大氣壓的高壓,並伴有強大的沖擊波或射流等.超聲波的輻照因其機械作用,能使液體媒質質點運動增強,質量傳輸加速,還能影響邊界層、膜、細胞壁和液泡.超聲的空化作用還能破壞細胞並使酶變性等.以下所舉的超聲波在農業中的一些新應用基本上都是循著上述的基本原理而實現的.
2.2 超聲測定土壤中的鉛[1]
鉛是一種對人體有害的元素,它是土壤分析中的常測元素.採用懸浮液直接進樣火焰原子吸收光譜法測定土壤中的鉛時,由於土壤樣品的取樣量大,使得懸乳液的粘度大、不易分散均勻而影響進樣的缺點.採用先用超聲波處理懸浮液後進樣的方法,可使進樣順利和使懸浮液穩定時間延長;十二烷基硫酸鈉(SDS)增敏可以提高懸浮液直接進樣火焰原子吸收光譜法測定的靈敏度.該方法快速、簡單、准確,適用於各種土壤樣品中鉛的測定.
2.3 超聲處理種子
超聲育種,應用超聲波處理種子,早在前蘇聯就已有了不少研究.根據外國文獻所載,少量的超聲波能刺激細胞分裂,中等量的超聲波會抑制細胞分裂,大量的能引起細胞死亡.在上世紀,就有人用超聲波對菠菜和白菜種子進行實驗.其實驗結果顯示,在對白菜種子用超聲波處理1分鍾和2分鍾時,其種子的發芽率為92%~96%,而未用超聲波處理的白菜種子發芽率為88%.在對菠菜種子用超聲波處理1分鍾後,其出土率為85%,而未用超聲波處理的菠菜種子出土率為40%[2] .用超聲波處理的種子在日後增產也比較顯著.低頻脈沖超聲波對小麥幼苗變異較明顯.經超聲波照射的水培變異幼苗,出現率為8.57±8.25%,對照的自然變異出現率為1.00±1.28%;田間種植變異幼苗出現率為18.21±2.54%,對照的自然變異出現率為14.58±2.59%.經照射的咸農68小麥單株粒重超過親本的家系達55.17%,超親達1%顯著水準占超親家系87.50%.經照射的四方穗小麥,單株粒重超親家系達69.23%,達到1%顯著水準的超親家系佔77.78[3] .
2.4 超聲處理對植物生長的影響
超聲培苗,與其他環境應力一樣,超聲波作為應力的一種作用形式,對植物的生長發育有重要的影響.近年來,在超聲處理下,從對植物生長變化的宏觀觀察到對植物生理生化的研究,從對植物細胞、組織、分裂生長的影響研究到對超聲處理對植物作用機理的探討,均取得了很多的成效.超聲處理可以影響植物體或者某些器官的生存和生長.對器官生長影響的研究主要集中在根上,溫和的超聲處理能促進生根[4] .植物細胞經超聲波處理,出現了一致現象,即低劑量、短時間的溫和處理能明顯加速和誘導植物細胞的分裂,刺激細胞生長,加速原生質體的蛋白合成;而處理時間延長,處理劑量加大則會造成負面的不可恢復的影響.利用超聲波對保鮮液處理,能使插花推遲鮮重始降時間,增大最大花莖,延長插花壽命[5,6] .可見,一定頻率和強度的超聲波處理可以強化植物的一些生理生化指標,促進植物的生長發育.
2.5 超聲處理對植物呼吸作用的影響
關於植物呼吸作用的研究一直是植物生理學研究的一個熱點,特別對農作物來說,其呼吸作用的大小直接關繫到產量的高低,所以它的研究對農業的發展具有十分重要的理論和實際意義.1975年Albu E研究發現低頻率超聲波(25kHz)處理蔬菜之後,一年生植物(如番茄和黃瓜)的呼吸強度下降,而兩年生植物(如捲心菜和洋蔥)的呼吸強度上升[7] .自此我們可以推測,利用超聲處理相關的農作物可以提高作物的產量.
2.6 超聲波犁田
傳統的翻地犁需要笨重的機器牽引,這不僅會壓實深層的土壤,使其不能保持水分和養料;而且翻起的地表土會被風和雨水侵蝕.這是許多農民的一大心病.此外,由於多次的翻犁,植物的根以及腐爛的殘留植物被翻出地表,他們會散發出二氧化碳氣體.約旦的農機工程師奈達·阿布哈德發明了利用超聲波鬆土.他的實驗結果顯示:鬆土可達土壤深度20cm.這完全滿足了一般農作物的鬆土深度.
2.7 超聲處理植物根系[8]
糖類是植物體內的主要成分之一,可溶性糖主要指的是單糖和低聚糖.磷酸單糖在植物細胞中的含量不高,但它們都是光合作用及呼吸作用過程中的主要中間產物,在代謝過程中極為重要.經超聲波刺激後,根系中的可溶性糖含量比對照組高大約29.6%.豐富的蛋白質是細胞進行一系列生理活動的物質基礎,經過超聲波刺激後,根系中的可溶性蛋白增加了35.3%,高水平的可溶性蛋白質含量保證了細胞旺盛的分裂生長能力,這說明了經過超聲波刺激後,植物根部細胞分裂旺盛,生長能力強.
2.8 超聲除蟲[9]及促進蠶卵孵化
用250W-CFS 超聲波發生器(中原電子儀器廠出品)匹配自帶的清洗槽,果實內已生有蟲子的板栗浸在清洗槽里的自來水中,在19.5~20.5kHz下,開機處理15min,結束後去水晾乾,保存2周.切開板栗果實檢查,長10mm左右的幼蟲仍存活,而6mm以下的幼蟲死亡.加長處理時間, 蟲子的死亡率基本一致.另外,有人曾用類似的方法及設備處理過蠶卵(約半分鍾內),直接結果是蟻蠶的孵化時間達到基本一致;追蹤結果為比同樣條件下長大的成蟲做的蠶繭的抽絲率提高.也曾有人試圖用超聲處理水果(蘋果、梨等)中害蟲,但大多無果而終.
2.9超聲催產
3.超聲波在工業的應用
超聲波物位 液位計
超聲波流量計
超聲波探傷儀
超聲波限位開關
超聲波清洗裝置
應用行業:
行業類別 電子及電
器工業機器 光學機械、寶
石加工、鍾表業 汽車、摩
托車產業 化纖紡織 食品
釀造 航空、飛機行業
4.超聲波在軍事的應用
聲波武器
一般人認為,聲音與聽覺是連在一起的,但它作為一種空氣波,在聚焦後可成為
攻擊武器,對許多人來說,這恐怕還是件新鮮事.近日,位於美國加州聖地亞哥
市的美國技術公司就研製出一種用聲波作子彈的槍.
主動聲納:基本原理同蝙蝠探路.
H. 超聲波是如何應用在農業的
超聲波在農業中的應用及前景展望
超聲波是指頻率高於人耳聽覺上限的聲波。在自然界中超聲波也是廣泛存在的,只是人耳聽不見而已。超聲波易於進入海水、地層、人體及很多固體和液體,幾乎能穿透任何材料。因此,在採集材料內部信息方面與光波、電磁波相比,超聲波有其獨特的本領。更重要的是,可以利用較大聲率或較高聲強度的超聲波能量來改變材料的某些狀態或對生物的發育生長產生某些重要的影響。本文結合有關研究課題,簡要報道了超聲在在農業中的一些新應用及其前景展望。
1超聲在農業中的應用
1.1超聲波處理與加工的基本原理
超聲波處理與加工設備主要是由四個部分組成:超聲波發生器、換能器、超聲波聚能器及超聲波發生器和換能器之間的匹配電路。如圖1所示,通過超聲波發生器產生一定高頻電能提供給超聲換能器。由超聲換能器將電能量轉化機械能,然後通過超聲波聚能器將機械能放大,將聲能作用在待處理的物質上。超聲波處理與加工的基本原理主要是利用液體動力學的空化現象。超聲空化是指超聲激活氣泡的各種動力表現.這些表現可能是較為有規律而緩和的穩態空化或者是很激烈而短暫的瞬態空化。瞬態空化泡絕熱收縮至崩潰瞬間,泡內可呈現高溫和幾千個大氣壓的高壓,並伴有強大的沖擊波或射流等。超聲波的輻照因其機械作用,能使液體媒質質點運動增強,質量傳輸加速,還能影響邊界層、膜、細胞壁和液泡。超聲的空化作用還能破壞細胞並使酶變性等。以下所舉的超聲在農業中的一些新應用基本上都是在循著上述的基本原理而實現的。
1.2超聲測定土壤中的鉛
鉛是一種對人體有害的元素.它是土壤分析中的常測元素。採用懸浮液直接進樣火焰原子吸收光譜法測定土壤中的鉛時,由於土壤樣品的取樣量大,使得懸乳液的粘度大、不易分散均勻而影響進樣的特點。採用先用超聲波處理懸浮液後進樣的方法,可使進樣順利和使懸浮液穩定時間長:十二烷基硫酸鈉(sDS)增敏可以提高懸浮液直接進樣火焰原子吸收光譜法測定的靈敏度。該方法快速、簡單、准確。適用於各種土壤樣品中鉛的測定。
1.3超聲處理對種子萌發率的影響
超聲處理可以影響種子的萌發率.且這種影響具有種的特異性。研究發現在溫和的超聲處理條件下可以得到較高的種子萌發率.而延長超聲處理的時間.處理時間超過其承受的最大值之後,種子胚的死亡率就會升高,種子的萌發力自然就會下降:因此.在討論超聲處理對種子萌發的影響時,不同的處理條件如超聲處理的強度大小及處理時間長短都會不同程度影響種子的萌發,導致結果有所差異。
1.4超聲處理對植物生長的影響
與其他環境應力一樣,超聲作為應力的一種作用形式。對植物的生長發育有重要的影響。超聲處理可以影響植物體或者某些器官的生存和生長。對器官生長影響的研究要集中在根上,溫和的超聲處理能促進生根嘲。植物細胞經超聲波處理,出現了一致現象,即低劑量、短時間的溫和處理能明顯加速和誘導植物細胞的分裂.刺激細胞生長,加速原生質體的蛋白合成;而處理時間延長,處理劑量加大則會造成負面的不可恢復的影響。利用超聲波對保鮮液處理可以明顯增加切花菊、香石竹等植物花枝鮮重,推遲鮮重始降天數,增大最大花莖,延長插瓶壽命。可見,一定頻率和強度的超聲波處理可以強化植物的一些生理生化指標,促進植物的生長發育。
1.5超聲處理對植物呼吸作用的影響
關於植物呼吸作用的研究一直是植物生理學研究的一個熱點,特別是對農作物來說,其呼吸作用的大小直接關繫到產量的高低,所以它的研究對農業的發展具有十分重要的理論和實際意義。1975年 AlbuE研究發現低頻率超聲(25kHz)處理蔬菜之後,一年生植物(如番茄和黃瓜)的呼吸強度下降,而兩年生植物(如捲心菜和洋蔥)的呼吸強度上升。自此我們可以推測,利用超聲處理相關的農作物可以提高作物的產量。
1.6超聲波犁田
傳統的翻地犁需要笨重的機器牽引,這不僅會壓實深層的土壤,使其不能保持水份和養料;而且翻起的地表土會被風和雨水侵蝕。這是許多農夫的一大心病。此外,由於多次的翻犁,植物的根以及腐爛的殘留植物被翻出地表,他們會散發出二氧化碳氣體。約旦的農機工程師奈達?阿布哈德發明了利用超聲波鬆土。他的實驗結果顯示:鬆土可達土壤深度20cm。這完全滿足了一般農作物的鬆土深度。
1.7超聲處理植物根系
糖類是植物體內的主要成分之一,可溶性糖主要指的是單糖和低聚糖。單糖的磷酸在植物細胞中的含量不高,但它們都是光合作用及呼吸作用過程中的主要中間產物。在代謝過程中極為重要。經聲波刺激後,根系中的可溶性糖含量比對照組高大約29.6%。豐富的蛋白質是細胞進行一系列生理活動的物質基礎,經過聲波刺激後,根系中的可溶性蛋白增加了35.3%,高水平的可溶性蛋白質含量保證了細胞旺盛的分裂生長能力。這說明了經過聲波刺激後,植物根部細胞分裂旺盛,生長能力強。
1.8超聲除蟲及促進蠶卵孵化
用250W-CFS超聲發生器(中原電子儀器廠出品)匹配自帶的清洗槽,在19.5~20.5kHz,果實內已生有蟲子的板栗被浸在清洗槽里的自來水中,開機進行處理15分鍾。結束後去水晾乾,保存兩周。切開板栗果實檢查,長10mm左右的幼蟲活,而6mm以下的幼蟲死亡。加長時間處理,蟲子的死亡率基本一致。另外,有人曾用類似的方法及設備處理過蠶卵(約半分鍾內),直接結果是蟻蠶的孵化時間達到基本一致:追蹤結果為同樣條件下長大的成蟲做的蠶繭的抽絲率提高;也曾有人試圖用超聲處理水果(如:蘋果、梨等)水果中害蟲,大多在當時條件下做些小實驗後無果而終。
2有待解決的問題
超聲波應用於農業是一個相對較早的研究領域,但目前還沒有推廣使用,仍處於探索階段,要進一步發展其應用價值應主要從以下幾個方面努力:
2.1理論研究完善問題
超聲產生的生物效應不僅與生物組織受輻照的總劑量有關,更重要的是與照射劑量在空間與時間的分配有關。對於不同生物組織,這些關系有所不同。由於影響因素很多,目前取得的一些實驗結果重復性尚不令人滿意,規律性仍有待摸索,因而這方面的研究尚有大量工作可作。
2.2放大問題
目前.有關超聲波產生的生物效應,雖然已在處理量小的情況下應用,但大多屬於實驗室研究,還缺乏放大使用的中間數據,反映過程的定量化描述.還沒有規范化和定量化的尺度,故在超聲波刺激生物的生物效應及機理、反應動力學和反應器的放大設計仍需要做大量的、充分的研究工作。
2.3協同性問題
雖然超聲在農業生產方面具有極大優勢.但超聲波對生物體的作用是多方面的,這決定於超聲波的頻率、強度和作用時間。高強度的超聲會破碎細胞,使酶失活。而低強度的超聲可以促進細胞生長,增加酶活性,這使得超聲波在農業中的應用具有雙重性。所以,要使超聲處理生物體從理論角度來看更合理,應將超聲處理與其他處理技術聯合使用,這樣從技術上可行,經濟上更為合理。
3超聲在農業中應用的前景展望
3.1新型高效換能器的出現
磁致伸縮材料是傳統的超聲換能器材料,由於其性能穩定、功率容量大及機械強度好等優點,至今仍在一些特殊領域被繼續應用,但其也有換能器的能量轉換效率較低、激發電路復雜以及材料加工較困難等不足之處。隨著壓電陶瓷材料的大規模推廣應用。在一個時期內磁致伸縮材料有被壓電材料替代的跡象。然而,隨著一些新型的磁致材料的出現,如鐵氧體、稀土超磁致伸縮材料以及鐵磁流體換能器材料等,磁致伸縮換能器又受到了人們的重視。可以預見,隨著材料加工工藝的提高以及成本的降低,一些新型的磁致伸縮材料將在水聲以及超聲等領域中獲得廣泛的應用。目前,超聲換能器的工作頻率從常用的低頻率(20kHz)發展到較高頻率(幾百千赫茲甚至數兆赫茲數量級),且換能器的工作頻率也從單一的工作頻率發展到多個工作頻率。此外,新型的稀土超磁致伸縮材料的成功研製也為新型的磁致伸縮換能器的研製打下了堅實的基礎。這些新型高效的換能器的成功研製必將使超聲技術的應用范圍擴大。
3.2超聲技術在農業中的應用將有新的發展與提高
超聲產生的生物效應不僅與生物組織受輻照的總劑量有關,更重要的是與照射劑量在空間與時間的分配有關。對於不同生物組織,這些關系有所不同。同時,超聲也可與遠紅外線輻射育種和處理農作物種子的技術結合起來進行四,以誘發突變,從中選育出優良變異個體,通過一系列育種程序,培育新品種,國外已有了這種試驗,效果還算不錯;超聲在葯材種植生產上的應用前途和潛力還很大.對促進國家葯材生產的發展具有較大的實際意義:超聲為農、林、牧業上的人工增雨方面也作出了一定的貢獻。目前在國內超聲農業的應用,尚未引
起有關方面的足夠重視。但從許多實驗實踐證明,超聲農業中應用的可能性和多樣性的潛力是很大的.它已顯示出其威力和遠大廣闊前景。根據國內外已有的太空試驗結果。作者預計。如果在地面用超聲處理過的種子再帶到太空去使其發芽生長.很可能會有更為神奇的結果出現。我們完全可以相信,用不了多長的時間,新型超聲技術將會在為我國的社會主義農業現代化服務,提高農業生產率中,起到特有的作用。
I. 超聲波為什麼能加速種子萌芽
超聲波可以增強種子中的酶的活性,有利於種子中的澱粉、蛋白質等物質轉變為可溶性的物質,供胚吸收利用,加速種子萌芽。
同時,超聲波又是一種彈性機 械波,在傳播中也會產生化學、熱效應等。由於它的機械和溫熱的直接作 用,可促使植物細胞內部物質的氧化、還原、分解和合成,因而增加了農作物的產量。
超聲在介質中前進時所產生的效應。(超聲在介質中傳播是由反射而產生的機械效應)它可引起機體若干反應。超聲振動可引起組織細胞內物質運動,由於超聲的細微按摩,使細胞漿流動、細胞震盪、旋轉、摩擦、從而產生細胞按摩的作用。
(9)超聲波育種是什麼意思擴展閱讀:
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。
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。
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。
J. 超聲波的性質和生物效應有哪些
性質:1.頻率高,指向性好。2.波長短,不易發生衍射。3.功率大。
生物效應:空化效應、機械效應