超声波

超声波英語:),是指任何聲波振動,其頻率超過人類耳朵可以聽到的最高閾值20kHz(千赫)。超音波由於其高頻特性而被廣泛應用於醫學、工業、情報等眾多領域。

通用電子生產的超音波器材
红:次声波、蓝:可听声波、绿:超声波

某些動物,如狗隻海豚、以及蝙蝠等都有著超乎人類的耳朵,也因此可以聽到超声波。亦有人利用這個特性製成能產生超音波來呼喚狗隻的犬笛

所謂超音波,只透過具有彈性與慣性介質,如空氣,當空氣本身一旦產生膨脹或壓縮時,透過其分子的運動而有波動的傳播產生。因此,音波無法在真空中進行傳播。人類聽覺能察覺波動,稱之為聲音。此時音波,即稱之為可聽波。

用途

超音波在军事醫療工業中有较大的用途。它应用按功率的大小可分为功率超音波检测超音波

功率超音波的应用包括焊接、钻孔、粉碎、清洗、乳化等,它们多属于只发射不接受的超音波设备。目前人们对超音波加工的确切理論仍未透彻认识。

检测超音波在军事中的应用有雷达定位等。醫用超音波可以穿透肌肉及軟組織,使得這項技術常用來掃描很多器官,以協助醫療上的診斷和治療。產科超音波也常用在懷孕時期的檢查。醫生可以利用超音波成像法透視身體,但由於超音波不能穿透骨頭,所以雖然超音波對人體傷害比較低,但仍不能完全取代X光。典型超音波大約2MHz到10MHz的頻率,检测超音波波设备有发射及接收。

设备

超音波醫療掃描

超音波诊断仪

由于其无创及无放射性而普遍使用於醫療上,可用于诊断人体内器官及组织的病变。尤其在婦产领域,由于胎儿对放射辐射的敏感性,基本不会对胎儿或母亲采用X光、CT等诊断设备,此时超音波就成为最佳选择。与X光及CT相比,超音波诊断仪拥有两个特点,第一是无放射性,也就是安全性高;第二是实时性,看到的图像是实时的,不需要等待胶片冲洗或數位成像的时间,这不仅节约时间,而且可以实时进行测量,可以应用在心血管领域,测出血液流速,从而诊断病变情况。由于这两个特点,超音波超越了放射设备,成为医院与诊所必备的诊断仪器。但超音波诊断的图像不如X线清晰,且不适用于骨骼内部或含气体的组织(如肺部)的诊断,因此不能完全替代放射设备。

超音波清洗機

可用於清潔用途,一般认为這是利用了超音波在液体中的“空穴現象”。超音波清洗機的清潔原理在於利用超音波震動清水,使微細的真空氣泡在水裡產生,當真空氣泡爆破時釋放了儲存在氣泡裡面的能量,釋放溫度約5,000℃以及超過10,000磅吋的壓力將物件表面的油脂或污垢帶走。清洗機所產生的超音波頻率約為20-50kHz,可應用在珠寶鏡片或其他光學儀器牙醫用具外科手術用具及工業零件的清潔。除可以发出较低频率的纯机械的超声哨子以外,一般超音波设备由超声电源换能器变幅杆工具头等构成。换能器压电陶瓷换能器和磁致换能器两种。

超音波測距儀

用於量度距離。通过超音波发射装置发出超音波,根据接收器接到超音波的时间差就可以知道距离,与雷达测距原理相似。超声波发射器向某一方向发射超声波,在发射的同时开始计时,超声波在空气中传播,途中碰到障碍物就立即返回来,超声波接收器收到反射波就立即停止计时。(超声波在空气中的传播速度为v=340m/s,根据计时器记录的时间t,就可以计算出发射点距障碍物的距离s,即:

超声波焊接

  • 用於熔接兩個一樣材質或不一樣的塑膠件。
  • 將金屬部件固定於塑膠上。
  • 用來切除多餘的塑膠結構。

超音波诊断仪

由于其无创及无放射性而普遍使用於醫療上,可用于诊断人体内器官及组织的病变。尤其在婦产领域,由于胎儿对放射辐射的敏感性,基本不会对胎儿或母亲采用X光、CT等诊断设备,此时超音波就成为最佳选择。与X光及CT相比,超音波诊断仪拥有两个特点,第一是无放射性,也就是安全性高;第二是实时性,看到的图像是实时的,不需要等待胶片冲洗或數位成像的时间,这不仅节约时间,而且可以实时进行测量,可以应用在心血管领域,测出血液流速,从而诊断病变情况。由于这两个特点,超音波超越了放射设备,成为医院与诊所必备的诊断仪器。但超音波诊断的图像不如X线清晰,且不适用于骨骼内部或含气体的组织(如肺部)的诊断,因此不能完全替代放射设备。

超音波清洗機

可用於清潔用途,一般认为這是利用了超音波在液体中的“空穴現象”。超音波清洗機的清潔原理在於利用超音波震動清水,使微細的真空氣泡在水裡產生,當真空氣泡爆破時釋放了儲存在氣泡裡面的能量,釋放溫度約5,000℃以及超過10,000磅吋的壓力將物件表面的油脂或污垢帶走。清洗機所產生的超音波頻率約為20-50kHz,可應用在珠寶鏡片或其他光學儀器牙醫用具外科手術用具及工業零件的清潔。除可以发出较低频率的纯机械的超声哨子以外,一般超音波设备由超声电源换能器变幅杆工具头等构成。换能器压电陶瓷换能器和磁致换能器两种。

超音波測距儀

用於量度距離。通过超音波发射装置发出超音波,根据接收器接到超音波的时间差就可以知道距离,与雷达测距原理相似。超声波发射器向某一方向发射超声波,在发射的同时开始计时,超声波在空气中传播,途中碰到障碍物就立即返回来,超声波接收器收到反射波就立即停止计时。(超声波在空气中的传播速度为v=340m/s,根据计时器记录的时间t,就可以计算出发射点距障碍物的距离s,即:

超声波焊接

  • 用於熔接兩個一樣材質或不一樣的塑膠件。
  • 將金屬部件固定於塑膠上。
  • 用來切除多餘的塑膠結構。

參見

外部链接

參考資料

本文来源:维基百科:超聲波

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