超声波在介质中传播的什么波

Ⅰ 超声波治疗的物理特性

超声波与声波的本质相同，都是物体的机械振动在弹性介质中传播所形成的机械振动波。 1.因声波是物质传播能的一种形式，所以其传播必须依赖介质，而在真空中则不能传播，此与光波、电磁波不同。
2.超声波向周围介质传播时，产生一种疏密的波形。这种连续的压缩层和稀疏层交替形成的弹性波和声源振荡的方向一致，是一种弹性纵波）。由于超声波具有非常短的波长，可以聚集成狭小的发射线束而呈束状直线播散，故传播具有一定的方向性。
3.传播速度声波的传播速度与介质的特性有关，而与声波的频率无关。声波的传播速度都随介质温度的上升而加快。
4.超声的吸收与穿透：超声在介质中传播时，强度随其传播距离而减弱，这说明超声能量被吸收，超声的吸收与介质的密度、粘滞性、导热性及超声的频率等有关。超声在气体中被吸收最大，液体中被吸收较小，固体中吸收最小，在空气中的吸收系数比在水中约大一千倍。且介质的吸收系数又与超声波频率的平方成正比，因而高频超声在空气中衰减异常剧烈，所以在治疗中声头下虽是极小的空气光泡，也应避免。
在实际工作中常用半价层或半吸收层来表明一种介质对超声波的吸收能力。半吸收层是指超声波在某种介质中衰减至原来能量的一半时的厚度。半吸收层厚度大，表示吸收能力弱，不同组织对同一频率的超声波其半吸收层值不同，如频率300千赫的超声波，肌肉半吸收层值为3.6厘米，脂肪为6.8厘米，肌肉加脂肪为4.9厘米。同一组织对不同频率的超声波吸收也不同，超声频率愈高吸收愈多，穿透愈浅，如90千周的超声能穿透软组织10厘米，1兆周的超声将穿透5厘米，而4兆周的超声只穿透1厘米深度。因此，常用于理疗的超声波选用8000千周/秒，穿透深度为5厘米左右。
5.折射、反射与聚焦：超声波由一种介质传播至另一种介质时，将在界面处一部分反射回第一种介质（反射），其余透过界面进入第二种介质，但会发生传播方向的偏转（折射）。声波在界面被反射的程度决定于两种介质的声阻差及入射角的角度。入射角越小，反射角就越小，超声能量反射越少，作用效率越高。声阻差越大，反射程度也越大，（介质的密度和声速的乘积叫介质的声阻）。
声头与空气间反射近于100%，所以超声治疗时需用石腊油等作接触剂，以减少反射。实验证明，由声头进入组织的超声能量只有35～40%，而60～65%被反射。由于空气与组织间的反射，使大量超声能丧失，所以超声波不能通过肺和充气的胃肠。
基于超声传播的反射、折射原理，采用透镜及弧面反射而将声束聚焦于焦点上以产生强大的能量，而治疗某些疾病，如用集束超声波破坏脑部肿瘤等 超声波在介质中传播的空间范围即介质受到超声振动能作用的区域叫超声声场。超声因其频率高，具有类似光线的束射特性，在接近声头的一段为几乎平行的射束，称之为近场区。其后射束开始扩散，称之为远场区。由于超声场的这种特性，为克服能量分布的不均，在治疗时声头应在治疗部位缓慢地移动。
超声声场
描写超声声场的主要物理量有声压和声强。
1.声压：超声波在介质中传播时，介质质点在其平衡位置附近做往复运动，使介质内部发生有节律的疏密变化，这种疏密变化形成了压力变化，即声压。代表超声波的强度。声压与超声波的频率和振幅成正比，与声阻成反比。
2. 声强：为单位时间内声能的强度，即在每秒内垂直通过每平方厘米面积的声能。常用测量单位是瓦特/厘米2（W/cm2）。临床常用治疗剂量为3W/cm2以下。 超声波在介质中传播时，介质质点在其平衡位置附近作往复运动，使介质内部发生有节律的疏密变化，这种疏密变化形成了压力变化，能对人体组织细胞产生微细按摩作用。微细按摩作用是超声波治疗疾病的最基本的机制。这种对细胞的微细按摩作用可以改变组织细胞的体积，减轻肿胀，改变膜的通透性，促进代谢物质的交换，改变细胞的功能，提高组织细胞的再生能力。所以治疗某些局部循环障碍性疾病，如营养不良性溃疡效果良好。有人观察在超声波的机械作用下，脊髓反射幅度降低，反射的传递受抑制，神经组织的生物电活性降低，因而超声波有明显镇痛作用。超声的机械作用还能使坚硬的结缔组织延长、变软，用于治疗疤痕、粘连及硬皮症等。
可见，超声波的机械作用可软化组织、增强渗透、提高代谢、促进血液循环、刺激神经系统及细胞功能，因此有重要的治疗意义，在超声治疗机理上占重要地位。 超声波作用于机体时可产生热，超声波在机体内热的形成，主要是组织吸收声能的结果。其产热有以下特点：
1.由于人体各组织对声能的吸收量各有差异，因而产热也不同。一般超声波的热作用以骨和结缔组织为量显著，脂肪与血液为最少。如在超声波5W/cm2，1.5分钟作用时，温度上升在肌肉为1.1℃，在骨质则为5.9℃。
2.超声波热作用的独特之处是除普便吸收之外，还可选择性加热，主要是在两种不同介质的交界面上生热较多，特别是在骨膜上可产生局部高热。这在关节、韧带等运动创伤的治疗上有很大意义。所以超声波的热作用（不均匀加热）与高频是及其他物理因子所具有的弥漫性热作用（均匀性加热）是不同的。
3.超声波产生的热将有79－82%由血液循环带走，18－21%由邻近组织的热传导散布，因此当超声波作用于缺少血循环的组织时，如眼的角膜、晶体、玻璃体、睾丸等则应十分注意产生过热，以免发生损害 。 超声波在液体介质中传播时产生声压。当产生的负声压超过液体的内聚力时，液体中出现细小的空腔，即空化现象。空腔分为两种，即稳定空腔和暂时空腔。
稳定空腔在声压的作用下来回振动，空腔周围产生局部的单向的液体流动。这种非常小的液体流动叫做微流，在超声波治疗中起重要作用。微流可以改变细胞膜的通透性，改变膜两侧的钾、钙等离子的分布，因而加速组织修复的过程，改变神经的电活动，缓解疼痛。暂时的空腔在声压变化时破灭，产生高热、高压、发光、放电等现象，对机体有破坏作用。

Ⅱ 超声波的工作原理是什么

超声波的工作原理

超声波是一种机械波，其工作原理基于物理学中的波动原理。以下是关于超声波工作原理的

一、超声波的基本定义

超声波是指频率高于人耳所能听到的最高频率的声波。其频率通常高于20千赫兹。这种波在某些介质中传播时，因其特殊的振动和波动特性，能够产生一系列物理和化学效应。

二、超声波的工作原理概述

超声波的工作原理主要是利用介质中的振动能量传递。当超声波在介质中传播时，其高频振动会引起介质中的分子产生相应的振动，这种振动通过介质传播出去，形成声波。超声波的振动能量可以传递信息和能量，因此广泛应用于医疗诊断、工业检测、材料处理等领域。

三、超声波的具体工作原理

超声波的发生：超声波通常由特定的设备产生，如超声波发生器。这些设备通过电子方式产生高频振动信号，然后将其转换为机械振动，从而产生超声波。

超声波的传播：产生的超声波通过介质传播。在介质中传播时，超声波会引起介质分子的振动，这种振动以波的形式传播出去。

超声波的接收：超声波可以通过特定的接收器或传感器进行接收和检测。接收器将接收到的超声波信号转换为电信号，然后进行处理和分析。

四、超声波的应用领域

超声波因其独特的物理和化学效应，广泛应用于医疗、工业、材料科学等领域。例如，在医疗领域，超声波被用于诊断成像和治疗；在工业领域，超声波被用于检测材料的缺陷和故障等。此外，超声波还应用于声学工程、海洋学等领域。

总结来说，超声波的工作原理主要基于波动原理，通过介质中的分子振动传递能量和信息。其在不同领域的应用为人们提供了许多便利和效益。