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超声波的产生

发布日期:2016-08-31 00:00 来源: 点击:

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声波是物体机械振动状态(或能量)的传播形式。所谓振动是指物质的质点在其平衡位置附近进行的往返运动形式。譬如,鼓面经敲击后,它就上下振动,这种振动状态通过空气媒质向四面八方传播,这便是声波。 超声波是指振动频率大于20000Hz以上的,其每秒的振动次数(频率)甚高,超出了人耳听觉的上限(20000Hz),人们将这种听不见的声波叫做超声波。超声和可闻声本质上是一致的,它们的共同点都是一种机械振动模式,通常以纵波的方式在弹性介质内会传播,是一种能量的传播形式,其不同点是超声波频率高,波长短,在一定距离内沿直线传播具有良好的束射性和方向性,目前腹部超声成象所用的频率范围在 2∽5兆Hz之间,常用为3∽3.5兆Hz(每秒振动1次为1Hz,1兆Hz=10^6Hz,即每热板机 秒振动100万次,可闻波的频率在16-20,000HZ 之间)

超声波在媒质中的反射、折射、衍射、散射等传播规律,与可听声波的规律并没有本质上的区别。但是超声波的波长很短,只有千分之几毫米。与可听声波比较,超声波具有许多奇异特性:

传播特性──超声波的波长很短,通常的障碍物的尺寸要比超声波的波长大好多倍,因此超声波热熔机的衍射本领很差,它在均匀介质中能够定向直线传播,超声波的波长越短,这一特性就越显著。

功率特性──当声音在空气中传播时,推动空气中的微粒往复振动而对微粒做功。声波功率就是表示声波做功快慢的物理量。在相同强度下,声波的频率越高,它所具有的功率就越大。由于超声波频率很高,所以超声波与一般声波相比,它的功率是非常大的。

空化作用当超声波在液体中传播时,由于液体微粒的剧烈振动,会在液体内部产生小空洞。这些小空洞超音波焊接迅速胀大和闭合,会使液体微粒之间发生猛烈的撞击作用,从而产生几千到上万个大气压的压强。微粒间这种剧烈的相互作用,会使液体的温度骤然升高,起到了很好的搅拌作用,从而使两种不相溶的液体(如水和油)发生乳化,并且加速溶质的溶解,加速化学反应。这种由超声波作用在液体中所引起的各种效应称为超声波的空化作用。研究超声波的产生、传播、接收,以及各种超声效应和应用的声学分支叫超声学。产生超声波的装置有机械型超声发生器(例如气哨、汽笛和液哨等)、利用电磁感应和电磁作用原理制成的电动超声发生器、以及利用压电晶体的电致伸缩效应和铁磁物质的磁致伸缩效应制成的电声换能器等。

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