1超聲波簡介

我們把頻率高于20KHz的聲波稱為超聲波，超聲波具有良好的方向性和穿透能力，特別是在水中，傳播距離更遠(yuǎn)。無論是在軍事上、農(nóng)業(yè)上還是在生活中都有廣泛的應(yīng)用，可以用來測速度、測距離、消毒殺菌、清洗、焊接等。

人耳能聽到的超聲波頻率范圍大概是20Hz-20KHz，超聲波的頻率大于人類聽覺上限，因此叫做“超聲波”。

超聲波與普通聲波一樣，也具有反射、折射、衍射、散射等特點(diǎn)，但是超聲波的波長較短，有的是幾厘米，低至千分之幾毫米。波長越短，聲波的衍射特性就越差，可以在介質(zhì)中穩(wěn)定地進(jìn)行直線傳播，因此波長較短的超聲波具有很強(qiáng)的直線傳播能力。眾所周知，聲音在空氣中傳播時，會推動空氣中的粒子振動做功，而聲波功率的大小表示聲波做功快慢，在相同環(huán)境下，聲波的頻率越高功率就越大。超聲波的頻率大于20KHz，因此超聲波的功率較高。

超聲波主要有兩個參數(shù)：

頻率：F≥20000Hz（通常把F≥15000Hz的聲波也稱為超聲波）；

功率密度：p=發(fā)射功率（W）/發(fā)射面積（cm2）；通常p≥0.3w/cm。

超聲波具有如下特性：

（1）超聲波具有在氣體、液體、固體等介質(zhì)中進(jìn)行效傳播的能力。

（2）超聲波具有很強(qiáng)的傳遞能量的能力。

（3）超聲波具有反射特性，還會產(chǎn)生干涉、疊加和共振現(xiàn)象。

（4）超聲波在液體介質(zhì)中傳播時，可在界面上產(chǎn)生空化現(xiàn)象和強(qiáng)烈的沖擊。

2超聲波用途

超聲波在生活中的很多方面都有應(yīng)用，主要有以下幾個方面：

1）醫(yī)學(xué)方面

在醫(yī)學(xué)方面，超聲波主要應(yīng)用為醫(yī)學(xué)診斷與臨床治療。醫(yī)學(xué)診斷中，超聲波的主要應(yīng)用為B超。由于超聲波具有反射、折射等特點(diǎn)，如果將超聲波發(fā)射到人體內(nèi)，它就會在人體內(nèi)部發(fā)生反射，人體內(nèi)部各個形狀大小都不一樣，因此反射回來的聲波方向、強(qiáng)度等信息也不同，醫(yī)生通過對反射回來的聲波進(jìn)行分析，再結(jié)合一些醫(yī)學(xué)方面的專業(yè)知識，就可以知道人體內(nèi)部的某些部位是否產(chǎn)生病變。

在臨床治療中，超聲波主要被用來殺死腫瘤細(xì)胞和超聲針灸，我們知道超聲波的功率很大，利用醫(yī)學(xué)影像技術(shù)，將多束超聲波聚焦在病變的細(xì)胞上，控制好照射的強(qiáng)度和時間，短時間的溫度將達(dá)到70~100℃，在保護(hù)周圍組織的同時殺死了病變細(xì)胞。

超聲針灸就是利用超聲波技術(shù)來刺激穴位，這種療法對組織沒有損傷，而且具有無痛、無不適應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，在治療小孩子或者一些害怕針灸的患者時有很好的效果。此外，超聲波在體外碎石，理療、牙科等方面也經(jīng)常使用。

2）超聲清洗

超聲清洗主要基于空化作用，空化作用總體上就是在有壓力和無壓力作用時，每一秒都進(jìn)行著幾萬次這樣的變換，超聲波在液體內(nèi)部不斷地進(jìn)行透射作用，在沒有壓力作用時，液體內(nèi)部就會出現(xiàn)真空核泡群，在有壓力作用時，真空核泡群在壓力的作用下產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊力，因此可以帶走物體表面的污垢，完成清洗工作。一些表面凹凸不平的器件，或者特別小難以清洗的部件，例如鐘表、電子元器件、電路板等都可以達(dá)到很好的清洗效果。而且隨著超聲波頻率的升高，空化作用的效果會減弱，因此超聲波清理的效果很好卻不會傷害到器件表面。

3）超聲測距

由于超聲波的波長相對較短，具有良好的方向性和穿透能力，能量消耗的比較慢，在介質(zhì)中傳播距離較遠(yuǎn)。而且超聲測距的原理簡單，比其他的測距方式都方便容易操作，計算也比較簡便，測量精度也能滿足要求，因此在一些移動式機(jī)器人或者導(dǎo)盲系統(tǒng)中有廣泛的應(yīng)用。