❶ 超声波的原理是什么啊
1超声波简介
我们把频率高于20KHz的声波称为超声波,超声波具有良好的方向性和穿透能力,特别是在水中,传播距离更远。无论是在军事上、农业上还是在生活中都有广泛的应用,可以用来测速度、测距离、消毒杀菌、清洗、焊接等。
人耳能听到的超声波频率范围大概是20Hz-20KHz,超声波的频率大于人类听觉上限,因此叫做“超声波”。
超声波与普通声波一样,也具有反射、折射、衍射、散射等特点,但是超声波的波长较短,有的是几厘米,低至千分之几毫米。波长越短,声波的衍射特性就越差,可以在介质中稳定地进行直线传播,因此波长较短的超声波具有很强的直线传播能力。众所周知,声音在空气中传播时,会推动空气中的粒子振动做功,而声波功率的大小表示声波做功快慢,在相同环境下,声波的频率越高功率就越大。超声波的频率大于20KHz,因此超声波的功率较高。
超声波主要有两个参数:
频率:F≥20000Hz(通常把F≥15000Hz的声波也称为超声波);
功率密度:p=发射功率(W)/发射面积(cm2);通常p≥0.3w/cm。
超声波具有如下特性:
(1)超声波具有在气体、液体、固体等介质中进行效传播的能力。
(2)超声波具有很强的传递能量的能力。
(3)超声波具有反射特性,还会产生干涉、叠加和共振现象。
(4)超声波在液体介质中传播时,可在界面上产生空化现象和强烈的冲击。
超声波的特性及工作原理
2超声波用途
超声波在生活中的很多方面都有应用,主要有以下几个方面:
1)医学方面
在医学方面,超声波主要应用为医学诊断与临床治疗。医学诊断中,超声波的主要应用为B超。由于超声波具有反射、折射等特点,如果将超声波发射到人体内,它就会在人体内部发生反射,人体内部各个形状大小都不一样,因此反射回来的声波方向、强度等信息也不同,医生通过对反射回来的声波进行分析,再结合一些医学方面的专业知识,就可以知道人体内部的某些部位是否产生病变。
在临床治疗中,超声波主要被用来杀死肿瘤细胞和超声针灸,我们知道超声波的功率很大,利用医学影像技术,将多束超声波聚焦在病变的细胞上,控制好照射的强度和时间,短时间的温度将达到70~100℃,在保护周围组织的同时杀死了病变细胞。
超声针灸就是利用超声波技术来刺激穴位,这种疗法对组织没有损伤,而且具有无痛、无不适应等优点,在治疗小孩子或者一些害怕针灸的患者时有很好的效果。此外,超声波在体外碎石,理疗、牙科等方面也经常使用。
2)超声清洗
超声清洗主要基于空化作用,空化作用总体上就是在有压力和无压力作用时,每一秒都进行着几万次这样的变换,超声波在液体内部不断地进行透射作用,在没有压力作用时,液体内部就会出现真空核泡群,在有压力作用时,真空核泡群在压力的作用下产生强大的冲击力,因此可以带走物体表面的污垢,完成清洗工作。一些表面凹凸不平的器件,或者特别小难以清洗的部件,例如钟表、电子元器件、电路板等都可以达到很好的清洗效果。而且随着超声波频率的升高,空化作用的效果会减弱,因此超声波清理的效果很好却不会伤害到器件表面。
3)超声测距
由于超声波的波长相对较短,具有良好的方向性和穿透能力,能量消耗的比较慢,在介质中传播距离较远。而且超声测距的原理简单,比其他的测距方式都方便容易操作,计算也比较简便,测量精度也能满足要求,因此在一些移动式机器人或者导盲系统中有广泛的应用。
❷ 超声波的应用举例
1、超声检验
超声波的波长比一般声波要短,具有较好的方向性,而且能透过不透明物质,这一特性已被广泛用于超声波探伤、测厚、测距、遥控和超声成像技术。超声成像是利用超声波呈现不透明物内部形象的技术。
2、超声处理
利用超声的机械作用、空化作用、热效应和化学效应,可进行超声焊接、钻孔、固体的粉碎、乳化 、脱气、除尘、去锅垢、清洗、灭菌、促进化学反应和进行生物学研究等。
3、超声波清洗
清洗的超声波应用原理是由超声波发生器发出的高频振荡信号,通过换能器转换成高频机械振荡而传播到介质, 清洗溶剂中超声波在清洗液中疏密相间的向前辐射,使液体流动而产生数以万计的微小气泡,存在于液体中的微小气泡(空化核)在声场的作用下振动。
4、超声波加湿器
理论研究表明,在振幅相同的条件下,一个物体振动的能量与振动频率成正比,超声波在介质中传播时,介质质点振动的频率很高,因而能量很大.在中国北方干燥的冬季,如果把超声波通入水罐中,剧烈的振动会使罐中的水破碎成许多小雾滴,再用小风扇把雾滴吹入室内,就可以增加室内空气湿度,这就是超声波加湿器的原理。
5、超声除螨
科研人员发现,螨虫的听觉神经系统很脆弱,对特定频率的超声非常敏感,针对螨虫的这种生理特性,已有科技公司的研究人员开发出了超声波除螨仪。这种新型的除螨产品采用现代微电子技术手段,直接用特殊频率的超声作用于螨虫的听觉神经系统,使其生理系统紊乱,烦躁不安,食欲不振,最终奄奄一息逐渐死亡。
❸ 超声波提取原理
其原理主要是利用超声波在液体中的空化作用加速植物有效成份的浸出提取。另外,还利用其次效应,如机械振动,扩散,击碎等,使其加速被提取成份的扩散,释放。
超声波萃取中药材的优越性,是基于超声波的特殊物理性质。主要是主要通过压电换能器产生的快速机械振动波来减少目标萃取物与样品基体之间的作用力从而实现固--液萃取分离。
优点
1、提取效率高:超声波独具的物理特性能促使植物细胞组织破壁或变形,使中药有效成分提取更充分,提取率比传统工艺显著提高达50—500%;
2、提取时间短:超声波强化中药提取通常在24—40分钟即可获得最佳提取率,提取时间较传统方法大大缩短2/3以上, 药材原材料处理量大;
3、提取温度低:超声提取中药材的最佳温度在40—60℃,对遇热不稳定、易水解或氧化的药材中有效成分具有保护作用,同时大大节能能耗;
以上内容参考:网络-超声波提取
❹ 超声波是利用什么效应产生的
超声波是利用逆压电效应产生的。
❺ 试举三个超声波应用例子 它们都是利用了超声波的哪些特性
1、超声波在距离传感器技术的应用
超声波传感器包括三个部分:超声换能器、处理单元和输出级。首先处理单元对超声换能器加以电压激励,其受激后以脉冲形式发出超声波,接着超声换能器转入接受状态,处理单元对接收到的超声波脉冲进行分析,判断收到的信号是不是所发出的超声波的回声。
2、超声波在医学上的应用
超声波在医学上的应用主要是诊断疾病,它已经成为了临床医学中不可缺少的诊断方法。超声波诊断的优点是:对受检者无痛苦、无损害、方法简便、显像清晰、诊断的准确率高等。
3、超声波在测量液位的应用
无任何机械传动部件,也不接触被测液体,属于非接触式测量,不怕电磁干扰,不怕酸碱等强腐蚀性液体等,因此性能稳定、可靠性高、寿命长。
(5)盆景景观是利用超声波的什么效应扩展阅读
其他应用
1、辅助驾驶中的超声波目标检测
许多主要的汽车制造商和技术公司都在测试完全自动驾驶的自动驾驶汽车。日产和通用汽车甚至表示,到2020年,他们将在道路上试运行自动驾驶汽车。
这两种自动驾驶汽车(以及结合了驾驶员辅助技术的人类驾驶汽车)都广泛使用传感器来监控道路和周围环境。例如,超声波传感器可以检测相邻车道上的汽车以进行“盲点检测”,并在有人处于盲区时提醒驾驶员。
2、超声波距离检测
同样,超声波传感器还可以通过检测汽车前后的汽车或其他物体何时危险地靠近来防止碰撞。例如,在停车时,传感器可以监视汽车与墙壁或其他车辆的距离,并提醒你停车。这同样适用于交通状况,因为即使两个物体都在运动中,这些传感器也可以正常工作。
3、超声波直径检测
超声波传感器远离道路进入工厂,可以帮助保持自动化生产线的平稳运行。使用印刷设施,例如那些印刷报纸或杂志页的设施,纸张通常以一卷开始,随着纸张的使用,纸卷的直径会减小。
使用超声波传感器,该设备可以自动检测卷筒何时用完,因此他们可以准备将其更换为新的卷筒,而不会损失生产率。超声波传感器甚至可以与吸声材料一起使用,例如橡胶或填料。
4、超声波凹陷检测
超声波传感器还可以确保将可能在制造或其他工业环境中使用的任何传送带,电线或电缆放置在应有的位置。电缆下垂会减慢或停止生产线,这些传感器可以自动检测这些物体是否运行均匀,甚至需要拧紧。
超声波传感器可以发挥出难以置信的精确度,这意味着它们甚至可以检测到微小的缺陷或故障。更好的是,在制造过程中可能产生的像灰尘这样的微粒不会影响其感应能力。
5、超声波液位检测
这是食品生产行业中过程自动化的另一个示例。超声波传感器采用卫生设计,并完全封装不锈钢,即使在处理食品时也能保持良好的性能。
例如,它可以通过在混凝机中监测牛奶和凝乳酶的水平,来帮助乳品厂连续而不是分批生产奶酪。这样,它就知道何时在另一端连续清除奶酪凝乳时提供更多这些成分
❻ 买了一个假山桌面式盆景,里面有一个插电的白烟制造器,放水里就能弄出白色烟雾。这是什么原理
白烟制造器、
原理如家用的加湿器一样、主要是里面的超声波振荡器,将水雾化成水雾扩散。
❼ 超声波的应用有哪些
超声波在医学上的应用主要有:超声波检查、杀菌消毒、药液雾化、碎结石等。
1、超声检查:主要有二维、三维超声检查以及多普勒超声检查、超声造影等。可以检查脏器和血管,通过仪器所反映的特点,结合解剖学知识、病理变化等进行分析,诊断有无病变的器官。
2、杀菌消毒:通过超声波的机械、空化作用、热效应和化学效应,可以进行超声波清洗、杀菌等。
3、药液雾化:如咽喉炎、气管炎等疾病,很难利用血流将药物送到病灶,这时就可以利用超声波加湿器的原理,将药液雾化,让患者吸入,提高疗效。
4、碎结石:利用超声波巨大的能量,可以使体内的结石因剧烈震动而破碎,使之随尿液排出体外,从而减缓病痛,达到治愈的目的。
超声波特性:
超声波与可闻声波相比,由于频率高、波长短,因而具有如下特性:
1、方向性好。
由于超声波频率高,波长短,衍射现象不显著,所以超声波的传播方向性好,容易得到定向而集中的超声波束。超声波的这一特点,既便于定向发射以寻求目标,又便于聚焦以获得较大的声强。
3、穿透力强。
实验指出,超声波在气体中衰减很强,而在液体和固体中衰减很小,介质的吸收系数随波的频率增大而增大,所以当超声波的频率增加时,穿透本领会下降,为此在不同的应用中应选用适当的频率但因其声强大,且能量集中,故有较强的穿透本领。
4、引起空化作用。
超声波在液体中传播时由于超声波与声波一样是一种疏密的振动波,在传播过程中,液体时而受拉时而逐级压。液体能耐压,而承受拉力的能力很差。
当超声波的波强度足够大时,液体因承受不住拉力而发生断裂(特别是在含有杂质和气泡的地方),从而产生近于真空或含少量气体的空穴。
❽ 高山流水盆景的雾化器的原理
【盆景雾化器电路的原理】
它实际上是个大功滤振荡器,振荡器产生的高压电能由压电换能器以超声波的领率伸缩将水喷起,并在瞬问发生空化作用形成云雾。变压器T将220V电降至交流经VDI-VD4桥式整流、CI滤波后,为振荡电路FC168提供直流电源。
TC为振荡管,IC (FC168)则是VT的驱功与控制模块,其第一、二脚分别为正、负电浑供电端:第琅为水位控制端:第③、④脚分别接振荡管NIT的发射极和基极。L用作限制振荡电路产生的高次褚波,C2为隔离电容,助止因芬化器考封不严而损坏电路,TD为压电换能券,是振荡电路的负截,它将电路的高频电能转换为机械能,将水雾化,VDS-VD7串入电路中产生2V左右的人流电压,为彩色发光二极管LED提伏电浑〔也可用数只LED并联,作为雾化器的彩雾装饰)。
盆景雾化器中所应用的超声波雾化器利用电子高频震荡(振荡频率为1.7MHz 或2.4MHz,超过人的听觉范围,该电子振荡对人体及动物绝无伤害),通过陶瓷雾化片的高频谐振,将液态水分子结构打散而产生自然飘逸的水雾,不需加热或添加任何化学试剂。与加热雾化方式比较,能源节省了90%。另外在雾化过程中将释放大量的负离子,其与空气中漂浮的烟雾、粉尘等产生静电式反应,使其沉淀,同时还能有效去除甲醛、一氧化碳、细菌等有害物质,使空气得到净化,减少疾病的发生。
【盆景雾化器概述】
盆景雾化器具有体积小、外形美观、连续工作稳定、雾化器雾量大、有水位控制、工作安全、能产生彩雾、欣赏价值高等特点。将该雾化器投入盆景的水中(水深20mm为限),就会袅袅升起云雾,缭烧在盆景的山水花草之间,令人心旷神怡,趣妙横生。
盆景雾化器作为装饰用的一类家用雾化器,具有较高的欣赏价值。
❾ 超声波的作用是什么
超声应用 超声效应已广泛用于实际,主要有如下几方面: ①超声检验。超声波的波长比一般声波要短,具有较好的方向性,而且能透过不透明物质,这一特性已被广泛用于超声波探伤、测厚、测距、遥控和超声成像技术。超声成像是利用超声波呈现不透明物内部形象的技术 。把从换能器发出的超声波经声透镜聚焦在不透明试样上,从试样透出的超声波携带了被照部位的信息(如对声波的反射、吸收和散射的能力),经声透镜汇聚在压电接收器上,所得电信号输入放大器,利用扫描系统可把不透明试样的形象显示在荧光屏上。上述装置称为超声显微镜。超声成像技术已在医疗检查方面获得普遍应用,在微电子器件制造业中用来对大规模集成电路进行检查,在材料科学中用来显示合金中不同组分的区域和晶粒间界等。声全息术是利用超声波的干涉原理记录和重现不透明物的立体图像的声成像技术,其原理与光波的全息术基本相同,只是记录手段不同而已(见全息术)。用同一超声信号源激励两个放置在液体中的换能器,它们分别发射两束相干的超声波:一束透过被研究的物体后成为物波,另一束作为参考波。物波和参考波在液面上相干叠加形成声全息图,用激光束照射声全息图,利用激光在声全息图上反射时产生的衍射效应而获得物的重现像,通常用摄像机和电视机作实时观察。 ②超声处理。利用超声的机械作用、空化作用、热效应和化学效应,可进行超声焊接、钻孔、固体的粉碎、乳化 、脱气、除尘、去锅垢、清洗、灭菌、促进化学反应和进行生物学研究等,在工矿业、农业、医疗等各个部门获得了广泛应用。 ③基础研究。超声波作用于介质后,在介质中产生声弛豫过程,声弛豫过程伴随着能量在分子各自电度间的输运过程,并在宏观上表现出对声波的吸收(见声波)。通过物质对超声的吸收规律可探索物质的特性和结构,这方面的研究构成了分子声学这一声学分支。普通声波的波长远大于固体中的原子间距,在此条件下固体可当作连续介质 。但对频率在1012赫以上的 特超声波 ,波长可与固体中的原子间距相比拟,此时必须把固体当作是具有空间周期性的点阵结构。点阵振动的能量是量子化的 ,称为声子(见固体物理学)。特超声对固体的作用可归结为特超声与热声子、电子、光子和各种准粒子的相互作用。对固体中特超声的产生、检测和传播规律的研究,以及量子液体——液态氦中声现象的研究构成了近代声学的新领域—— 声波是属于声音的类别之一,属于机械波,声波是指人耳能感受到的一种纵波,其频率范围为16HZ-20KHZ。当声波的频率低于16HZ时就叫做次声波,高于20KHZ则称为超声波声波。