聲波是物體機械振動狀態(或能量)的傳播形式。所謂振動是指物質的質點在其平衡位置附近進行的往返運動。譬如,鼓面經敲擊后,它就上下振動,這種振動狀態通過空氣媒質向四面八方傳播,這便是聲波。 超聲波是指振動頻率大于20KHz以上的,其每秒的振動次數(頻率)甚高,超出了人耳聽覺的上限(20000Hz),人們將這種聽不見的聲波叫做超聲波。超聲和可聞聲本質上是一致的,它們的共同點都是一種機械振動,通常以縱波的方式在彈性介質內會傳播,是一種能量的傳播形式,其不同點是超聲頻率高,波長短,在一定距離內沿直線傳播具有良好的束射性和方向性,目前腹部超聲成象所用的頻率范圍在 2∽5MHz之間,常用為3∽3.5MHz(每秒振動1次為1Hz,1MHz=106Hz,即每秒振動100萬次,可聞波的頻率在16-20,000HZ 之間)。
醫生所用的超聲波掃描術可說是超聲波最重要的應用。超聲波掃描不涉及有害的輻射,遠比 X-射線等檢驗工具安全,所以常用于產前檢查。醫生會將一個發出高頻超聲波 (頻率為1-5 兆赫) 的手提換能器,貼著母親的肚皮進行掃描。聲波到達各種身體組織的邊界時會有不同程的反射 (例如液體及軟組織的邊界、軟組織及骨的邊界)。接收器收到反射波,便可計算出反射的強度及反射面的距離,以分辨不同的身體組織,并得到胎兒的影像。接收器使用了壓電的原理,把超聲波所產生的壓力轉變成電子訊號,再輸送到儀器分析。超聲波掃描可以幫助醫生測量胎兒的大小以確定產期,檢查胎兒的性別、生長速度、頭的位置是否正常向下、胎盤的位置是否正常、羊水是否足夠,與及監察抽羊水的過程,以保障胎兒的安全等。此外,超聲波掃描術也用于婦科檢查,它可以幫助醫生有效地把生長在乳房或卵巢中的惡性組織分辨出來。
在我國北方干燥的冬季,如果把超聲波通入水罐中,劇烈的振動會使罐中的水破碎成許多小霧滴,再用小風扇把霧滴吹入室內,就可以增加室內空氣的濕度.這就是超聲波加濕器的原理.對于咽喉炎、氣管炎等疾病,藥力很難達到患病的部位.利用加濕器的原理,把藥液霧化,讓病人吸入,能夠增進療效.利用超聲波的巨大能量還可以把人體內的結石擊碎.
金屬零件、玻璃和陶瓷制品的除垢是件麻煩事.如果在放有這些物品的清洗液中通入超聲波,清洗液的劇烈振動沖擊物品上的污垢,能夠很快清洗干凈.
超聲波測距主要應用于倒車雷達、建筑施工工地以及一些工業現場,例如:液位、井深、管道長度等場合。超聲波測距是通過不斷檢測超聲波發射后遇到障礙物所反射的回波,從而測出發射和接收回波的時間差t,然后求出距離S=Ct/2,式中的C為超聲波波速。超聲波也是一種聲波,其聲速C與溫度有關,表1列出了幾種不同溫度下的聲速。在使用時,如果溫度變化不大,則可認為聲速是基本不變的。如果測距精度要求很高,則應通過溫度補償的方法加以校正。聲速確定后,只要測得超聲波往返的時間,即可求得距離。 |