科学家把超声波的原理运用到哪些方面

微博是什么2023-04-28  23

超声波是指任何声波或振动,其频率超过人类耳朵可以听到的最高阈值20千赫。超声波由于其高频特性而被广泛应用于众多领域,比如金属探伤,工件清洗等。

某些动物,如犬只、海豚、以及蝙蝠等等都有着超乎人类的耳朵,也因此可以听到超声波。亦有人利用这个特性制成能产生超声波来呼唤犬只的无音笛。

用途

超声波在军事、医疗及工业中有较大的用途。它应用按功率的大小可分为功率超声和检测超声。

功率超声的应用包括焊接、钻孔、粉碎、清洗、乳化等,它们多属于只发射不接受的超声设备。目前人们对超声加工的确切机理仍未透彻认识。 检测超声在军事中的应用有雷达定位等。医用超音波可以看穿肌肉及软组织,使得这项技术常用来扫描很多器官,以协助医疗上的诊断和治疗。产科超音波也常用在怀孕时期的检查。医生可以利用超声波成像法透视身体,但由于超声波不能穿透骨头,所以虽然超声波对人体伤害比较低,但仍不能完全取代X光。典型超音波大约2MHz到10MHz的频率,较高频率通常用在泌尿道碎石振波。检测超声波设备有发射又有接受。

设备

超声波清洗机,可用于清洁用途,是目前清洗效果最佳的方式,一般认为是这利用了超声在液体中的“空穴效应”。超声波清洗机的清洁原理,在于利用超声波振动清水,使微细的真空气泡在水里产生,当真空气泡爆破时释放了储存在气泡里面的能量,释放温度约摄氏 5000 度以及超过10,000磅吋的压力将物件表面的油脂或污垢带走。清洗机所产生的超声波的频率约为20-50千赫,可应用在珠宝、 镜片或其他光学仪器、牙医用具、外科手术用具及工业零件的清洁。

除可以发出较低频率的纯机械的超声哨子以外,一般超声设备有超声电源,换能器,变幅杆,工具头等构成。换能器有压电陶瓷换能器和磁致换能器两种。换能器和变幅杆的理论也可认为是一种专门的学科。

声波是一种机械能的表现形式。声源每秒振动的次数叫频率,一般用赫兹表示,符号为Hz。频率在20000Hz以上的声波即为超声波。超声波本身有一定的方向性;超声波在传播过程中要发生反射、折射以及多普勒效应等;超声波在介质中传播时,发生声能衰减。因此超声通过一些实质性器官,会发生形态及强度各异的反射,声束通过肿瘤组织,声能的吸收和衰减现象也比较明显,由于人体组织器官的生理、病理、解剖情况的不同,对超声的反射、折射和吸收衰减各不相同,超声诊断就是根据这些反射信号的多少、强弱、分布规律来判断各种疾病。医用诊断超声波的发生与接收,均由特制的探头来完成,它能把电能和声能互相转换,声检查法(简称A超),B型超声诊断(简称B超),M型超声诊断以及用于检测人体心脏功能的超声心动图,超声多普勒诊断,也叫D型超声诊断,等等。所有这些诊断及其诊断仪对于疾病诊断无疑是带来很大方便和科学依据,但超声诊断也有一定限制。因之,在临床使用当中,要结合临床和其他诊断技术资料,综合判断,以期得出正确的诊断,求得正确治疗并取得满意疗效。

超声波检测是利用材料及其缺陷的声学性能差异对超声波传播波形反射情况和穿透时间的能量变化来检验材料内部缺陷的无损检测方法。

脉冲反射法在垂直探伤时用纵波,在斜射探伤时用横波。脉冲反射法有纵波探伤和横波探伤。在超声波仪器示波屏上,以横坐标代表声波的传播时间,以纵坐标表示回波信号幅度。

对于同一均匀介质,脉冲波的传播时间与声程成正比。因此可由缺陷回波信号的出现判断缺陷的存在;又可由回波信号出现的位置来确定缺陷距探测面的距离,实现缺陷定位;通过回波幅度来判断缺陷的当量大小 。

扩展资料:

超声波检测优点:

1、适用于金属、非金属和复合材料等多种制件的无损检测

2、缺陷定位较准确

3、对面积型缺陷的检出率较高

4、灵敏度高,可检测试件内部尺寸很小的缺陷

5、对人体及环境无害

6、不破坏样品

参考资料来源:百度百科-超声波检测

所谓超声波其实就是声波的一种,只不过它的频率比一般人耳所能听到的频率要高,所以才叫做“超声波”。人耳所能听到的频率一般是20Hz~20000Hz,频率低于20Hz的声波叫做“次声波”,频率高于20000Hz的声波叫做“超声波”,人们可以用特殊的仪器产生窄频带的超声波,以提高利用率。具体的做法一般就是让声源以高于20000Hz的频率振动,辐射出去的自然就是超声波了。

超声波的原理运用到远距离的太空测量、雷达探测。超声波是一种频率高于20000赫兹的声波,它的方向性好,反射能力强,易于获得较集中的声能,在水中传播距离远,可用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等。在医学、军事、工业、农业上有很多的应用。超声波因其频率下限大于人的听觉上限而得名。

超声成像是利用超声声束扫描人体,通过对反射信号的接收、处理,以获得体内器官的图象。常用的超声仪器有多种:A型(幅度调制型)是以波幅的高低表示反射信号的强弱,显示的是一种“回声图”。

B型超声是发射超声波给物体,将回声信号显示为光点,回声的强弱以点的灰(亮)度显示,记录物体的回波,根据回波的变化,判断物体的存在变化情况。

它将从人体反射回来的回波信号以光点形式组成切面图像。此种图像与人体的解剖结构极其相似,故能直观地显示脏器的大小、形态、内部结构,并可将实质性、液性或含气性组织区分开来。

声波的频率

声源振动产生声波,声波有纵波、横波和表面波三种形式。而纵波是一种疏密波,就像一根弹簧上产生的波。用于人体诊断的超声波是声源振动在弹性介质中产生的纵波。声波在介质中传播,介质中质点在平衡位置来回振动一次,就完成一次全振动,一次全振动所需要的时间称振动周期(T)。

在单位时间内全振动的次数称为频率(f),频率的单位是赫兹(HZ)。f=1/T,声波在介质中以一定速度传播,质点振动一周,波动就前进一个波长(λ)。波速(C)=λ/T或C=f·λ。

百度百科-超声成像

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