人類怎麼測得的超聲波

1. 人用哨子能不能吹出超聲波

普通的哨子肯定不行。
超聲波的定義就是按照人耳的聽覺范圍確定的。所以即使有超聲波產生，你也聽不到。
實際上是有通過人口吹東西產生超聲波的裝置的，不過比較少見。

如何鑒別是否有超聲波呢？因為自然界中的聲波大都不純，也就是說聲波一般頻率一般有一個較寬的帶寬，所以超聲波常常伴隨有位於人耳聽力范圍的，頻率較高的聲音。例如用超聲波乳化液體的裝置，工作時會有刺耳的聲音，凡是你能聽到的就不是超聲波，所以這些應該就是超聲波帶寬較寬，落入人耳聽力范圍的聲波。

這樣看來，跟飛機起飛，指甲刮黑板等聲音相比，哨子的聲音其實很不刺耳，所以它沒有超聲波產生。

2. 怎麼檢測到超聲波，有什麼儀器可以檢測到超聲波存在嗎

超聲波清洗機作為工業重要清洗設備，其清洗效率和清洗效果成為人們重點關注之事。如果工件清洗效果不佳，將影響工件的二次加工，因此，人們需研究出可監控超聲波清洗機清洗效果的方法，確保工件清洗效果良好。根據我國專家的研究，可採用毛玻璃片法、鋁箔測試法和超聲能量瓶檢測法檢測工件的清洗效果。

在運用鋁箔測試法監測超聲波清洗機清洗效果時發現，10μm的鋁箔紙在測試時受損較為嚴重，無法判斷清洗效果，而其他厚度的鋁箔測試的合格率差距相對較小。通過監測試驗發現，厚度超過20μm的鋁箔紙作為檢測工具時，清洗效果更加明顯，監測起來也更加方便。運用毛玻璃片或超聲能量瓶監測超聲波清洗機清洗效果時發現，監測物品大小並不影響監測效果，但放置的位置會有一定影響。為了確保監測的准確性，需要分別根據清洗時間、清洗溫度和清洗頻率設計不同的試驗組，且每組的試驗數量都達到相關要求。

人們同時使用三種方法監測超聲波清洗機清洗效果時發現，鋁箔測試法和超聲能量瓶檢測法的監測合格率明顯低於毛玻璃片法，監測的結果更為准確。由此可見，鋁箔測試法和超聲能量瓶檢測法更加適合於監測超聲波清洗機的清洗效果，如果條件不允許，人們再退而求其次地選擇毛玻璃片法，並且將毛玻璃片豎放於清洗機的四角位置，提高監測的難度。

3. 醫學超聲成像原理

我總結一下醫學超聲成像的原理

超聲波成像需要三個步驟：發射聲波，接受反射聲波，以及信號分析處理得到圖像。

超聲波探頭是通過壓電陶瓷換能器發射超聲波，不同的探頭能夠發射的聲波頻率不同。醫學超聲波頻率一般是2-13MHz，聲波頻率越高，衍射越弱，成像分別率越高；但與此同時，頻率越高，聲波衰減也越快，穿透深度就小。因此，我們在探測心臟的時候，只能用頻率較低的聲波，否則探測的深度不夠，雖然成像效果差一些；而在探測頸動脈、股動脈等表皮下方的血管時，就用頻率高的聲波，成像好清晰許多。實驗中，我們採用的心臟探頭為2-4MHz，血管探頭為10MHz。

接收反射波的依舊是同一個超聲波探頭，壓電陶瓷換能器將聲波信號轉換成電信號，之後電腦上的系統進行信號處理成像。

B型超聲波顯示的是探頭面向的組織切面的二維灰度圖。我們知道確定二維灰度圖上的每個點需要3個信息，橫坐標、縱坐標和灰度。這些是怎麼得到的呢？由於超聲波在人體內接觸到組織會反射，不同的組織聲阻抗不同，根據接收到的回波反射率計算得到聲阻抗，對應於圖上的灰度（如血管壁的組織聲阻抗差不多，在圖像上的灰度就差不多，就能看出來是血管的形狀）。假設探頭是一維的，那麼探頭上每一個探針的位置就對應一個橫坐標。縱坐標是由發射和接收聲波的時間差決定的，假設聲波在人體中傳播速度相同，那麼時間越長表示反射組織的位置越深。最後由得到的灰度圖，可以看到組織輪廓，並可以進行測量，如血管直徑，面積等等。

當然，具體的成像過程遠遠比這個復雜，因為B超是實時的，如何區分發射波、反射波、如何去除噪音，放大信號，信號處理非常復雜，我也不清楚。但以上簡單的描述，已經足夠我們大致了解成像的過程。

多普勒效應我們中學物理都學過，無論是發射者還是接收者相對聲波傳播介質運動，都會引起觀察到的聲波頻率的變化。

利用多普勒效應測量血流速度如下圖，探頭發射聲波的方向和血流方向的夾角為 \theta，發射聲波頻率為 f_0，反射聲波頻率為 f'，多普勒頻率也就是頻移為f_D，聲波在人體組織中傳播速度為c，血流速度為v

則由多普勒頻率可以計算得到血流速度，公式如下

它的推導過程主要就是套兩次多普勒效應公式，發射時認為接收者（血液）相對聲波介質（人體組織）運動，而回收時認為發射者（血液反射聲波）相對介質運動。然後相加項近似兩個頻率不變得到分母的2f_0。

之前做彩超檢查子宮，我就問給我檢查的護士姐姐啥是彩色超聲波，因為我發現無論是檢查結果還是他們的顯示屏都是黑乎乎的，完全不知道彩色在哪裡。

彩超相比於B超，通過多普勒效應測量血流的速度，並在圖像中通過著色來表出來。所以這個彩色並不是直接反應人體組織顏色的，頗令人失望。一般來講，圖像中紅色表示血流方向是迎面而來，而藍色表示血流方向是離你而去。同時，顏色越深表示血流速度越快。

脈沖多普勒的原理不太懂，網上查了一下彩色多普勒和脈沖多普勒的區別，大概是方法不太一樣，也有各自的優缺點。實驗時，我們通過脈沖多普勒得到血流速度的頻譜，也就是血路速度隨時間的變化圖（波形圖），不是人體組織的成像圖。通過測量兩個血流速度脈沖之間的水平距離（時間差），就可以計算得到心率，如果在彩色多普勒圖像（B型超聲圖像也行）測量血管的直徑，進而計算出血管的面積，再乘以血流速度的波形圖一個周期內曲線下方的面積（積分），就可以得到血流量（一分鍾內流過的血流體積）

下圖就是我的頸動脈彩色多普勒成像（上部分），和脈沖多普勒成像（下部分），並且測量了血流速度的峰值、心率（2倍心率）、血管直徑和血流量（VolFlow）等信息

總結起來，醫學超聲儀器的物理原理：用壓電換能器發射和接收超聲波，通過反射率、接收時間、探針位置得到組織輪廓成像，通過多普勒效應測量血流速度。B超成像是二維的灰度圖，反應組織輪廓，彩超是二維灰度圖上加了血流速度的信息，脈沖多普勒得到的是血流速度隨時間的變化波形。

想起來一個有趣的地方，用脈沖多普勒的時候，儀器會發出跳動的聲音，無論是測量血管還是心臟。我不知道這個聲音，是我心跳或者血流脈沖聲音的放大，還是儀器自帶的聲音，配合我心跳的跳動而播放。

一些自問自答 ：

1.血流速度怎麼測量：多普勒效應

2.血流量怎麼得到：血管面積乘以血流速度的積分

3.心率怎麼得到：脈沖多普勒中，兩次血流量最大值的之間間隔為周期

4.心臟容積怎麼得到：描跡自動求面積

5.血管面積怎麼得到：描跡或者測量血管半徑

6.心功能怎麼得到：心收縮和心舒張的左心室心臟容量的比值

7.彩色多普勒和脈沖多普勒的區別：一個是二維成像圖、一個是頻譜

參考資料：

1. 維基網路：醫學超聲檢查

相關文章

我寫了幾篇博客來介紹和記錄我們的四級物理實驗： 用醫學超聲儀器研究運動對人體血流分布的影響

① 為什麼在校醫院做大物四級實驗

② 醫學超聲成像原理

③ 運動對血流分布的影響 實驗設計

④ 運動對人體血流分布的影響 實驗結果

4. 怎麼檢測到超聲波，有什麼儀器可以檢測到超聲波存在嗎

示波器可以檢測到。超聲波發射的方向性很強。能量集中，波形為正弦波。稍微好點的頻率表或者示波器都能感應到。

示波器容易買到，您到電子市場去看看，或者直接到網上采購（阿里巴巴）。

如果您檢測的超聲波是以聲波形式的。您還需要配一個聲波探頭（這個就很貴了，必須要買進口的).
您好。這個肯定是可以測出來的。（潛艇用的就這個方式）。不過這種情況我也沒有實踐過，不能實際的回答您了。

聲波探頭有一定的頻率局限性的。 當然理論上是什麼都能測。但考慮到檢測的精度，探頭有分頻率范圍的。選擇時就看您的需求。

5. 超聲波感測器的應用原理

在現實生活中，我們不難發現超聲波感測器的應用身影。隨著科技水平的高速發展，超聲波感測器的使用范圍也愈來愈廣泛。在人類發展史上，超聲波感測器的應用無處不在，只要人類可以想像到的地方，它都能涉足一腳。雜交水稻的發現，原子核和氫彈的發現，大大縮短了我國和其他先進國家的距離，為我國的經濟注入了活力。超聲波感測器應用如此廣泛，你真正知道它的原理和應用范圍嗎?本文小編將為你一一解答這些疑問，來看看吧。

超聲波感測器是利用超聲波的特性研製而成的感測器。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。

超聲波探魚器：超聲波測量技術其原理很簡單，說得高檔點的名稱叫「多普拉效應」，山村孩童便叫「迴音」，就如在一山谷叫一聲「你好灶派判嗎」，不一會聽見好像有人學你的說話一樣「你...好...嗎...」。人們正由此點，開發出超聲波測量技術。像自然界中，以蝙蝠都可算為代表了，在蝙蝠洞里既要覓食，又要用聲波測距，而要在洞內用超聲波測距是一件很困難的事情，很先進的科技產品也做不到。

在醫學檢測上的應用：B超用於檢測液位的超聲波感測器：

羨碰●聲波漫反射式接近感測器用於檢測液位

●聲波反射式設計用於檢測遠處的目標

●聲波接近感測器可有模擬量輸出,可適用於精確的連續控制.

●模擬量輸出信號和被測物距離的線性斜率可調,滿足各種控制要求.

●聲波接近感測器可有兩個開關點設置,並可通過按鈕方便的設置.

●方形和原柱形設計滿足不同的現場安裝要求.

超聲波隱改感測器在質檢方面的應用——超聲波探傷儀，超聲波探傷儀主要應用於金屬工件內部的質量檢測，如檢測金屬是否有氣泡，焊接部位是否有未焊透等缺陷等。現以超聲波電子束焊縫檢測系統為例來說明超聲波探傷儀的應用

超聲波感測器在各國無不受到各界人士的喜愛。對於高科技這個詞，我們並不陌生，電腦，手機等的使用，已使我國進入了科技時代。超聲波探魚器可以讓人們探索到地下何處有水源，水中何處魚群較多;B超中的超聲波探測器可以讓媽媽們看到腹中的孩子;除此之外，超聲波感測器還可以用於醫療等機構，可以化療癌症等疾病。通過上文的介紹，相信小編們已經對超聲波感測器有了詳細的認識吧!

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6. 什麼是超聲波

超聲波，它是一種特殊類型的超聲波，超聲波顧名思義，它就是超過人能聽到聲音的上限。大家知道，人的耳朵是有一個范圍，耳朵范圍它是在2萬赫茲以下，而超聲波是超了這個2萬赫茲，所以叫做超聲波。

超聲波它可以用於人體的檢查。在臨床上，我們就是利用超聲波這個原理，探頭就是有一個探頭，在人的身體上劃來劃去。探頭就可以把電能轉變成超聲波，利用探頭發生超聲波，超聲波進入人體以後，因為人體里邊會存著好多好多的界面，超聲波進入界面以後，會發生反射、折射、散射、背向散射等等。

當探頭發出超聲波以後，進到人體里，人體的組織對超聲波，發生好多的這種反射、折射等等。有一部分超聲波會返回到探頭，超聲波被人體接收以後，就可以經過一系列的處理，就在屏幕上顯示出圖像。

就利用顯示回來的圖像，進行人體的監查，發現有沒有病變，是什麼樣的病變，進行診斷。所以說超聲波是一種特殊類型的波，它在臨床上常用於人體的檢查，來進行疾病的診斷。

7. 我們的生活周圍有很多超聲波，因為超聲波人耳已經不能聽到。我想知道如何能實際檢測到他們的存在

找到和超聲波共振頻率相同的物質,用共振原理就可以發現它的存在.,,不可以..錄音就是用的共振原理,超聲波不能使麥克風里的磁鐵震動