超声波原理
超声波的发射原理
超声波的发射原理
超声波是一种机械波，它是通过声源发射出去的，具体的发射原理如下：
1. 超声波发射装置：超声波发射器通常由一个压电陶瓷晶体构成。
这个晶体可以通过施加电压而发生振动，在振动过程中产生声波。
2. 压电效应：压电晶体具有压电效应，也就是当施加电压时会发生形变。
当电压施加到压电晶体上时，晶体会振动，产生压力波，从而生成超声波。
3. 振动频率控制：通过改变施加到压电晶体的电压，可以控制晶体的振动频率，进而控制超声波的频率。
一般来说，超声波的频率在20kHz到10MHz之间。
4. 超声波传播：振动的压电晶体会使周围的介质产生振动，从而形成超声波。
超声波在介质中的传播速度取决于介质的密度和弹性模量。
5. 接收器：超声波在被传播的过程中，可以被接收器接收到。
接收器通常也是一个压电陶瓷晶体，当超声波到达时，晶体会产生电荷，这个电荷可以通过放大电路来转换成电信号。
总结起来，超声波的发射原理是通过压电效应产生振动的压电晶体，通过改变电压控制振动频率，并在介质中产生压力波从而形成超声波。
超声波可以被接收器接收并转换为电信号。
超声波作用的原理
超声波作用的原理
超声波是一种频率超过人类能听到的声音的波形，其工作原理可以通过以下几个方面进行描述：
1. 压电效应：超声波的发射和接收通过压电效应实现。
压电材料具有特殊的物理性质，可以在电压的作用下发生形变，同时也可以在受力的作用下产生电压。
当施加电压到压电晶体上时，晶体会发生压缩或拉伸，从而产生超声波。
2. 纵波传播：超声波是一种纵波，类似于空气中的声音波。
纵波是沿着波的传播方向推动介质分子振动的波动。
超声波在介质中传播时，会通过分子的压缩和膨胀产生压力变化，将能量传递给周围分子。
3. 衰减和反射：超声波在介质中传播时，会发生衰减和反射。
衰减是由于介质的吸收和散射，能量逐渐减少；反射是当超声波遇到界面时，部分能量被反射回来。
利用超声波的衰减和反射特性，可以测量距离、检测缺陷等。
4. 驻波效应：当超声波传播到一定距离后，会发生驻波效应。
驻波是指波的传播方向上的正向波和反向波之间发生干涉形成的固定位置的波峰和波谷。
利用驻波效应，可以对介质中的材料性质进行检测和分析。
超声波的应用非常广泛，包括医学、无损检测、测量领域等。
通过利用超声波的原理，可以实现材料的检测、成像、清洗和治疗等功能。
简述超声波工作原理
简述超声波工作原理
超声波工作原理主要基于压电效应。
一些晶体在施加交变电压时，会按其厚度方向做伸长和压缩的交替变化，产生震动，并在晶片周围的媒质上产生相同频率的声波。
如果所加的交变电压的频率是超声频率，那么晶体所发射的声波就是超声波。
这是逆压电效应的一种表现。
另一方面，当振动的外力作用在压电晶片的两个面上而使其发生变形时，会有相应频率的电荷输出，这是压电效应的表现。
超声波是弹性机械振动波，具有一些与可听声波不同的特性。
由于其波长较短，当它通过大于波长的小孔时，会呈现出集中的一束射线向一定方向前进，这种特性称为束射。
同时，超声波的方向性强，可定向采集信息。
以上内容仅供参考，如需获取更多信息，建议查阅超声波相关书籍或咨询物理学家获取。
超声波技术原理
超声波技术原理
超声波技术是一种利用超声波在物体中传播和反射的原理来获取物体结构和性质信息的技术。
超声波是一种频率高于20kHz （人耳听觉上限）的机械波，通过在材料中传播，通过与材料的界面反射或散射，可以获取材料内部的结构和性质信息。
超声波技术的原理主要基于两个原理：声学波传播和声学波的反射。
一、声学波传播原理：
超声波在材料中的传播速度基本是恒定的，当超声波通过材料时，它会传播到材料内部并与材料中的各种不同结构相互作用。
不同结构的材料会对超声波的传播产生不同的效应，包括声速、吸收和散射。
根据材料中超声波的传播速度的改变，可以通过测量超声波信号的传播时间来确定材料的厚度或深度。
二、声学波的反射原理：
当超声波从一个介质传播到另一个介质时，部分能量会被反射回来。
这种反射现象可以用来检测材料的界面、缺陷和其他结构信息。
通过测量超声波信号的反射时间和强度，可以判断材料的界面或内部的结构和缺陷。
基于以上原理，超声波技术可以用于各种应用，如医学超声成像、材料无损检测、建筑结构监测等。
在医学领域，超声波可以通过人体组织传播，对人体内脏器官进行成像；在工业领域，可以通过测量材料的超声波反射和传播时间来检测材料的缺陷
和性质。
通过合理应用超声波技术，可以非侵入性地获取到材料内部的结构和性质信息，实现无损检测和成像。
超声波测量原理
超声波测量原理超声波测量原理是利用声波在介质中传播的特性来测量物体的距离、速度和其他相关参数。
超声波是一种机械波，其频率高于人类听觉的上限20kHz，一般在20kHz到100MHz之间。
超声波测量原理的基本思想是通过发射器发送超声波信号，当这些超声波遇到目标物体后，会发生反射、折射、衍射等现象，然后由接收器接收返回的超声波信号，并通过对信号的测量分析，得到目标物体的相关参数。
超声波测量的工作原理主要包括发射、传播和接收三个部分：1. 发射部分：超声波发射器将电能转化为机械振动能，并通过振动将能量转化为超声波信号。
一般采用压电晶体或磁电晶体作为发射器，通过施加电场或磁场使其振动产生超声波。
2. 传播部分：发射的超声波信号在介质中传播，根据物体的声阻抗不同，一部分超声波被物体吸收，一部分被反射、折射或衍射。
传播过程中要考虑介质的声速、密度等因素的影响，因为声速和密度的不均匀分布会导致超声波的聚焦和散射现象。
3. 接收部分：超声波接收器将来自物体的反射、折射或衍射的超声波信号转换为电信号，一般也使用压电晶体或磁电晶体作为接收器。
接收器将接收到的信号经过放大、滤波等处理后，输入到信号处理系统进行分析。
超声波信号的测量分析可以通过以下几种方式：1. 距离测量：利用超声波信号的发送和接收时间差，可以计算出目标物体与传感器的距离。
根据声速和时间差的关系，可以使用时间差法、频率差法、多普勒效应等方法进行测量。
2. 速度测量：利用超声波信号在介质中的传播速度，可以测量介质的流速、液位、固体密度等参数。
通过测量超声波在介质中传播的时间差，可以计算出速度。
3. 缺陷检测：超声波在物体中的传播过程中，当遇到物体的内部缺陷或界面变化时，会发生反射、散射等现象。
通过检测这些反射、散射信号的特性，可以判断物体是否存在缺陷、界面位置等。
超声波测量原理被广泛应用于工业、医学、科学研究等领域。
在工业领域中，超声波测量可以用于测量液位、流速、厚度等，具有非接触、高精度、快速响应等优点。
超声波的震动原理
超声波的震动原理
超声波的震动原理是基于声波传播的原理。
声波是一种能量在介质中传播的机械波，是由物质的振动引起的。
当物体振动时，空气分子也随之振动，形成了一系列的压缩和膨胀。
这些压缩和膨胀形成了声波的传播。
超声波是指频率超过20kHz的声波。
超声波在空气中的传播
速度大约为343 m/s，相比于人耳可以听到的声音的速度更快。
超声波可以通过震动源产生，并通过不同介质中的传播来实现目标。
超声波震动原理是基于压电效应或洛伦兹力的。
压电材料是一种特殊的物质，当施加外力或变形时，可以产生电荷分布的改变。
利用压电材料的特性，可以将电能转化为机械振动能量，并通过超声波的方式传播出去。
另一种原理是利用洛伦兹力。
当电流通过导电线圈时，会在导线周围产生磁场。
当磁场与永久磁铁或其他磁场相互作用时，就会产生力的作用。
这种力被称为洛伦兹力。
通过合理的设计和布置，可以产生超声波的震动效果。
总的来说，超声波的震动原理是通过物质的振动和声波传播来实现的。
压电效应和洛伦兹力是产生超声波振动的两种常用原理。
这些原理在超声波应用中起着重要的作用，例如医学超声设备、工业检测和清洁、声纳等领域。
超声波的工作原理及应用
超声波的工作原理及应用一、超声波的工作原理超声波是指频率超过20千赫兹的声波。
它是一种机械波，在品质好的波导介质中传播，常用于医学、工业等领域。
超声波的产生是通过压电效应实现的。
当施加电场时，压电晶体会发生机械振动，产生声波。
这个振动的频率就是超声波的频率。
超声波传播时，会沿着波导介质的传播路径传输能量。
超声波的传播速度与波导介质的密度和刚度有关，一般情况下，传播速度会随着介质的密度和刚度的增加而增加。
此外，超声波在传播过程中还会发生折射和反射现象，这些现象与声波的传播方式有关。
二、超声波的应用超声波的应用十分广泛，包括医学、工业、测量、清洗等领域。
下面列举了一些常见的应用：1.医学应用–超声波成像：通过超声波的传播和反射来生成人体内部器官的图像。
这种无创的成像技术在医学诊断中起到了重要作用，用于检测胎儿发育、疾病诊断等。
–超声波治疗：利用超声波的机械效应，通过将超声波能量传递到人体组织中来进行治疗。
常见的应用包括物理疗法、肌肉松弛等。
2.工业应用–超声波清洗：超声波通过震荡能够产生高频振动，在清洗过程中可以将污垢从物体表面分离。
这种清洗方法常用于电子元件、眼镜、餐具等物体的清洗。
–超声波焊接：超声波焊接是一种无损焊接技术，常用于金属、塑料等材料的连接。
通过超声波的振动来产生热量，实现物体的相互连接。
3.测量应用–超声波测距：超声波可以通过测量声波的往返时间来确定物体与传感器之间的距离。
这种测量方法在物体定位、车辆导航等领域有着广泛的应用。
–超声波检测：超声波可以检测材料的缺陷、表面裂纹等。
这种检测方法常用于材料的无损检测、质量控制等。
4.其他应用–超声波清除：超声波能够清除一些微小颗粒、气泡等。
常见的应用包括清除眼镜镜片上的灰尘、清除器具中的气泡等。
–超声波香薰：利用超声波的振动产生细小水滴，将香薰油溶解在水中，通过超声波的扩散来实现空气中的香气味道。
三、总结超声波是一种频率超过20千赫兹的声波。
超声波的原理
超声波的原理
超声波是一种类似于电磁波的电磁波，它的波长比电磁波长得多，可以用于声波检测，传递信息和发射声音。
它的工作原理是，当声波传播到一定的物体表面上时，这些物体会吸收声波，并反射出一些声波，这就是超声波的基础。
超声波在医学领域有着广泛的应用，它可以用来检测和诊断患者的身体情况，例如肝脏、肾脏和心脏等疾病，以及胎儿的发育情况。
此外，超声波也被广泛用于物理检测，例如测量液体的深度、线路检测、测量材料的厚度、检测密封性等。
超声波检测的工作原理是，先将超声波发射器放置在要检测的物体表面上，然后发出超声波，当超声波碰到物体表面时，超声波就会反射，接收器接收反射的超声波，通过计算反射的超声波的时间差和强度，就可以确定检测物体的信息，从而获得准确的结果。
超声波在医疗技术、工业检测、测量等领域有着广泛的应用，它可以提供准确、快速、无损的检测结果，是一种非常先进的检测技术。
超声波的使用不仅可以检测出物体的物理特征，还可以用于探测潜在的缺陷，从而有效地帮助企业提高产品质量，减少不良产品的产生。
总之，超声波是一种实用而有效的技术，它的应用可以改善人们的生活质量，为社会的发展和进步做出重要贡献。
超声波产生原理
超声波产生原理超声波是一种高频声波，其频率通常超过人类能够听到的范围，即超过20kHz。
超声波在医疗、工业、军事等领域有着广泛的应用，而超声波的产生原理是基础中的基础，下面我们来详细了解一下超声波的产生原理。
超声波的产生主要依靠压电效应。
压电效应是指某些晶体在受到外力作用时会产生电荷分布的不均匀，从而在晶体的两个表面上产生电势差。
这种晶体叫做压电晶体，它的分子结构不是中心对称的，因此在受到外力变形时会产生电荷的不平衡。
压电晶体在受到交变电压作用时，会产生机械振动，而这种振动就是超声波。
压电晶体被加在一个特定的金属片上，当外加交变电压时，压电晶体就会产生机械振动，而金属片会将这种振动传递出去，形成超声波。
这种金属片的设计和制造对超声波的产生起着至关重要的作用，它需要能够有效地将压电晶体产生的振动传递出去，并且要保证超声波的频率和波形的稳定性。
在实际应用中，超声波的产生还需要配合一定的电子设备。
通常情况下，压电晶体需要接入到一个特定的电路中，以便产生所需的交变电压。
这个电路需要能够提供稳定的频率和幅度的交变电压，以确保超声波的稳定性和可靠性。
同时，为了在不同的应用场景下能够调节超声波的频率和幅度，这个电路通常还需要具备一定的调节功能。
总的来说，超声波的产生原理主要是基于压电效应，通过压电晶体和金属片的配合，加上相应的电子设备，才能够产生稳定可靠的超声波。
超声波的产生原理虽然看似简单，但其中涉及到的物理原理和工程技术却是十分复杂的，需要在材料、电子、机械等多个领域的知识和技术的支持下才能够实现。
超声波的产生原理的深入理解不仅有助于对超声波技术的应用和发展有更深入的认识，也有助于在超声波相关领域的研究和开发工作中有更好的指导和支持。
超声波原理
超声波原理
超声波是一种生物组织的物理性振动，它可以携带物质，可以把信息传输到远处，通过检测和分析不同位置的信号，可以构建超声图像。
它为医疗界的无创检测提供了一种可行的手段，这也是超声波技术的基本原理,也就是把超声信号传播到目标区域，检测其回波信号并构建图像。
超声波主要分为三类：常规超声、高斯超声和超声链接。
常规超声是将超声信号聚集在一个小面积上，使用纵向面积小的线性阵列，其分辨率较低，但质量良好；高斯超声扫描利用小型曲面超声系统，扫描区域相对较大，分辨率较高，但对低密度的组织的检测效果大打折扣；超声链接则在常规超声和高斯超声之间有了一种融合，它能够取得良好的分辨率和质量，满足了一般检测任务的要求。
超声图像反映了超声波在生物组织内传播的信息，其图形结构取决于消费者体内组织的密度、丰度和性质不同，因此，可以用来分析消费者的健康状况。
超声信号的传播过程受到体内组织的物理性性质的影响，而超声图像会反映出这些物理性性质。
超声图像的常用表达包括反射强度、强度分布、消费者体内组织类型等，都可以让医生进行进一步的检测，也可以作为进行健康管理的可靠依据。
超声检查是一种典型的无创检查方法，不用放射就可以取得较高的分辨率，可以检查人体内部的肿块和动脉结石等，也可以比较准确的测量血管内部的血流。
但是，由于超声受物质性质的影响，超声图像可能不太清楚，这时需要运用定向和分析技术，以及运用分子物理性质对超声图像进行处理，以得到更加准确的信息。
因此，超声检查不仅仅是检查肠胃、泌尿以及血管等，更可以检查心肌疾病、抗击癌症等病症。
超声波产生的原理
超声波产生的原理
超声波产生的原理主要基于压电效应和共振原理。
压电效应是指在某些晶体或陶瓷材料中，当施加机械压力或电场时，会引起电荷分布的变化，产生电位差。
利用这种特性，将电场施加到压电晶体上，晶体会发生形变，产生机械波，即超声波。
超声波的频率通常高于人耳能听到的上限，一般在20kHz或
更高。
当电场频率与压电晶体固有频率相等时，会达到共振状态，晶体振动幅度增大，从而产生更强的超声波。
为了产生超声波，通常会将电压信号传送到振荡器中，通过振荡器的驱动，电压信号被转换成高频电场信号。
这个高频电场信号被传送到压电晶体上，引起晶体的机械振动。
振动的晶体传播机械能，形成超声波。
超声波在不同介质中的传播速度受介质的特性影响。
当超声波遇到介质的边界面时，一部分能量会被反射回来，一部分会被透射到另一种介质中，通过分析和测量反射和透射的超声波，可以对介质的性质进行检测和分析。
超声波在医学、工业、材料检测等领域有广泛的应用。
医学领域中，超声波可以通过人体组织的不同反射和透射特性，用于诊断和检测疾病。
工业领域中，超声波可以用于检测材料的质量、结构和缺陷。
它还可以应用于清洗、焊接、切割等工艺中。
超声波发生的原理
超声波发生的原理超声波是一种频率高于可听范围的机械波，其频率通常大于20kHz。
超声波在现代科学技术中应用广泛，如医疗检查、工业无损检测、清洗与杀菌等领域。
超声波的发生是通过超声发生器产生高频电信号，然后将其转化为机械振动，从而产生超声波。
超声波的发生有多种原理，下面将详细介绍几种常见的发生原理。
1. 压电效应原理：压电效应是指某些晶体在受到外力或电场作用下，会发生形状的改变或尺寸的变化。
当施加交变电场时，晶体的尺寸也会交变改变，从而产生振动。
利用压电效应，可将电能转化为机械振动能量，进而产生超声波。
最常用的压电材料是石英晶体或压电陶瓷。
超声发生器施加高频电信号时，使得压电材料振动，从而产生超声波。
2. 磁致伸缩效应原理：磁致伸缩效应是指在磁场作用下，某些材料的尺寸会发生变化。
当施加交变磁场时，材料的尺寸也会交变改变，从而产生振动。
利用磁致伸缩效应，同样可以将电能转化为机械振动能量，进而产生超声波。
磁致伸缩超声波发生器通常由铁磁材料制成，如镍、铁等。
3. 热致超声波发生原理：热致超声波发生方式是通过材料热膨胀效应产生的。
当高频电信号通过导线通过薄膜电阻产生热能时，该薄膜附近的空气也会被加热，从而造成局部膨胀。
这种热膨胀作用会导致压电晶体或金属膜发生机械弯曲。
通过适当的装置，可以将这种弯曲转化为超声波。
超声波的频率通常在20kHz到1GHz之间，频率越高，波长越短，能够获得更高的分辨率。
超声波通过介质传播时，其传播速度与介质的密度、弹性模量等有关。
超声波在传播过程中会发生折射、反射、散射等现象，这些现象在超声医学、工业检测等应用中被广泛利用。
总之，超声波的发生主要通过压电、磁致、热致等效应将电能转化为机械能，并产生高频的机械振动。
这些机械振动通过介质传播，并在传播过程中发生折射、反射、散射等现象，以被广泛应用于科学技术领域。
超声波原理
超声波原理：我们知道正确的波的物理定义是：振动在物体中的传递形成波。
这样波的形成必须有两个条件：一是振动源，二是传播介质。
波的分类一般有如下几种：一是根据振动方向和传播方向来分类。
当振动方向与传播方向垂直时，称为横波。
当振动方向与传播方向一致时，称为纵波。
二是根据频率分类，我们知道人耳敏感的听觉范围是20HZ-20000HZ，所以在这个范围之内的波叫做声波。
低于这个范围的波叫做次声波，超过这个范围的波叫超声波。
波在物体里传播，主要有以下的参数：一是速度V，二是频率F，三是波长λ。
三者之间的关系如下：V=F.λ。
波在同一种物质中传播的速度是一定的，所以频率不同，波长也就不同。
另外，还需要考虑的一点就是波在物体里传播始终都存在着衰减，传播的距离越远，能量衰减也就越厉害，这在超声波加工中也属于考虑范围。
1、超声波在塑料加工中的应用原理：塑料加工中所用的超声波，现有的几种工作频率有15KHZ，18KHZ，20KHZ，40KHZ。
其原理是利用纵波的波峰位传递振幅到塑料件的缝隙，在加压的情况下，使两个塑料件或其它件与塑料件接触部位的分子相互撞击产生融化，使接触位塑料熔合，达到加工目的。
2、超声波焊机的组成部分和原理 超声波焊接机主要由如下几个部分组成：发生器、气动部分、程序控制部分，换能器部分。
发生器主要作用是将工频50HZ的电源利用电子线路转化成高频（例如20KHZ）的高压电波。
气动部分主要作用是在加工过程中完成加压、保压等压力工作需要。
程序控制部分控制整部机器的工作流程，做到一致的加工效果。
换能器部分是将发生器产生的高压电波转换成机械振动，经过传递、放大、达到加工表面。
现在国内应用较多的发生器一般有两种：一种是以美国BRANSON 公司为代表，所采用的桥式功放电路，保护电路采用相位保护，工作频率一般为20KHZ。
其优点是电转换效率高，缺点是频率调节电感调节范围窄，频率跟踪性能较差。
另一个缺点是功率不可能做得很大，最大也就是3KW 左右；另一种是台湾型机器，普遍采用B类功放、过流保护、桥式反馈。
超声产生的原理
超声产生的原理
超声产生的原理是利用压电效应或磁致伸缩效应。
压电材料在受到电场激励时，会产生机械振动，称为压电效应。
磁致伸缩效应是指在外加磁场作用下，磁致伸缩材料会发生微小的尺寸变化。
这两种效应都可以使振动产生，从而产生超声波。
超声波是指频率高于20 kHz的机械波。
当电场或磁场作用在压电或磁致伸缩材料上时，材料会产生振动，形成机械波。
这种机械波传播到其他介质中时，会产生超声波。
超声波在医学影像诊断中得到广泛应用。
在医学超声设备中，超声波由超声发射器产生，发射器中包含压电陶瓷晶片。
当交变电压通过晶片时，会激励晶片振动，产生超声波。
超声波传播到人体组织中，与组织中的各种结构相互作用，一部分超声波被组织反射回来，被超声接收器接收。
接收器将接收到的超声波信号转化为电信号，再通过信号处理和成像算法，生成医学超声影像。
除医学影像诊断外，超声波还广泛应用于非破坏检测、工业测试、清洁、测厚等领域。
超声波的产生原理是通过利用压电效应或磁致伸缩效应使材料产生振动，并将振动转化为机械波，最终形成频率较高的超声波。
超声波是什么原理
超声波是什么原理
超声波是一种机械波，在频率范围内整个媒介内的振动能量传递的主要方式是分子间的弹性碰撞。
超声波的产生和接收可以通过压电效应实现。
具体来说，超声波是通过压电材料的变形来产生的。
压电材料受到外力作用时会发生形变，而形变过程中会产生电荷变化。
当外力消失时，压电材料会恢复到原来的形状，同时电荷也会恢复到初始状态。
这种压电材料的特性使得它可以将机械能转化为电能，或将电能转化为机械能。
在超声波传感器中，压电材料被激励产生高频的机械振动。
这种机械振动通过媒介传播，媒介中的分子也会跟随振动。
当超声波传播到目标物体上时，一部分能量会被物体吸收，导致物体振动。
这些振动通过传感器再次转化为电信号，然后被接收器接收并解析。
超声波利用了声波的特性，但由于其高频率（一般在20kHz
到10MHz之间），在许多应用中表现出了与常规声波不同的
性质。
超声波在医学成像、工业检测和测量等领域有广泛应用，可以用来观察物体的内部结构、检测材料的缺陷以及测量距离等。
超声波产生原理
超声波产生原理
超声波是一种高频电磁波，可以穿透固体和液体，因而被广泛用于医疗检查、声纳测距、清洗等领域。
超声波的产生原理主要有以下两种方式：
1. 压电效应
压电效应指的是某些晶体，在受到机械压力或拉伸时，由于极化方向的改变而发生电荷分离产生电场。
反过来，若施加电场，则晶体内部也会发生畸变产生机械振动。
利用这种原理，可以制造一种压电振荡器，当电源电压施加到器件上时，会激发器件内部的压电效应产生机械振动，从而形成超声波。
目前市面上的拍卖机和多普勒超声设备，就是靠这种原理工作的。
2. 稳态翻转
稳态翻转原理是基于现代物理学的理论推测。
它认为，当高速运动的电子遇到物体表面时，会因为电流密度的变化而发生磁场转化，从而形成超声波。
这种转化可以是磁化，也可以是磁振动。
目前，人们主要利用磁振动产生超声波，这种方法被广泛用于非破坏性检测等领域。
其具体步骤如下：
① 用高速电子轰击多晶硅晶片，使其内部电子得到激发。
② 在晶片的表面涂上一层铝金属，并沿着薄膜的长轴方向施加电场。
③ 当电子流过金属层时，它们会因为电荷密度的变化而发生磁场转换成为磁振动能量，从而产生超声波。
总之，超声波的产生原理十分丰富多彩。
无论是应用压电效应还是稳态翻转原理，都需要特定的设备和技术支持，才能充分发挥超声波在医学、工业等方面的独特优势。
超声波利用什么原理
超声波利用什么原理超声波是一种高频机械波，其频率大于20kHz，无法被人耳所听到。
超声波的产生依靠压电效应，即在压电晶体上施加电场，会使晶体发生形变产生机械振动，从而导致超声波的产生。
超声波在空气、液体和固体中的传播具有很多特性，包括折射、散射、吸收等。
它们可以通过在介质中的传播速度和衰减程度等特性来进行测量和应用。
超声波传播的速度与介质的密度和弹性模量有关。
在固体中，超声波的传播速度高于在液体中，而在液体中，超声波的传播速度又高于在气体中。
这是因为固体分子之间的相互作用力较大，密度较大，所以声波传播的速度也较大。
超声波在介质中的传播可以发生折射现象。
当超声波传播到两个不同介质的交界面上时，由于介质的密度和弹性模量的差异，会产生反射和折射现象。
这种现象可以应用在超声波测距仪、血流测量仪等技术上。
超声波还可以通过散射进行检测和成像。
当超声波与介质中的不均匀物体或细小颗粒碰撞时，会发生散射现象，散射波的方向和强度与散射物的形状和大小有关。
利用这种原理，可以用超声波来检测和成像一些难以通过其他方式观察的物体，例如人体内部的器官、肿瘤等。
超声波在介质中会发生吸收。
介质中的分子会对超声波的能量进行吸收，导致超声波强度的衰减。
不同介质对超声波的吸收程度不同，吸收程度与超声波频率、介质的性质和温度等因素有关。
根据吸收的程度和特点，可以利用超声波来评估介质的性质，例如在医学上用于检测和评估人体组织的状态。
除了以上特性，超声波还常用于声纳和超声波清洗等领域。
声纳是利用超声波在水中传播的特性来进行远距离通讯和探测的技术，例如用于海洋探测、鱼群检测等。
超声波清洗则是利用超声波的高频振动产生微小气泡并爆裂，从而通过冲击力来清洗物体表面的技术。
总的来说，超声波利用压电晶体的压电效应产生，并通过介质中的传播、折射、散射和吸收等现象进行测量和应用。
在医学、工业、生物学等领域，超声波被广泛应用于成像、探测、清洗等技术，发挥着重要的作用。
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超声波原理：我们知道正确的波的物理定义是：振动在物体中的传递形成波。
这样波的形成必须有两个条件：一是振动源，二是传播介质。
波的分类一般有如下几种：一是根据振动方向和传播方向来分类。
当振动方向与传播方向垂直时，称为横波。
当振动方向与传播方向一致时，称为纵波。
二是根据频率分类，我们知道人耳敏感的听觉范围是20HZ-20000HZ，所以在这个范围之内的波叫做声波。
低于这个范围的波叫做次声波，超过这个范围的波叫超声波。
波在物体里传播，主要有以下的参数：一是速度V，二是频率F，三是波长λ。
三者之间的关系如下：V=F.λ。
波在同一种物质中传播的速度是一定的，所以频率不同，波长也就不同。
另外，还需要考虑的一点就是波在物体里传播始终都存在着衰减，传播的距离越远，能量衰减也就越厉害，这在超声波加工中也属于考虑范围。
1、超声波在塑料加工中的应用原理：塑料加工中所用的超声波，现有的几种工作频率有15KHZ，18KHZ，20KHZ，40KHZ。
其原理是利用纵波的波峰位传递振幅到塑料件的缝隙，在加压的情况下，使两个塑料件或其它件与塑料件接触部位的分子相互撞击产生融化，使接触位塑料熔合，达到加工目的。
2、超声波焊机的组成部分和原理 超声波焊接机主要由如下几个部分组成：发生器、气动部分、程序控制部分，换能器部分。
发生器主要作用是将工频50HZ的电源利用电子线路转化成高频（例如20KHZ）的高压电波。
气动部分主要作用是在加工过程中完成加压、保压等压力工作需要。
程序控制部分控制整部机器的工作流程，做到一致的加工效果。
换能器部分是将发生器产生的高压电波转换成机械振动，经过传递、放大、达到加工表面。
现在国内应用较多的发生器一般有两种：一种是以美国BRANSON 公司为代表，所采用的桥式功放电路，保护电路采用相位保护，工作频率一般为20KHZ。
其优点是电转换效率高，缺点是频率调节电感调节范围窄，频率跟踪性能较差。
另一个缺点是功率不可能做得很大，最大也就是3KW 左右；另一种是台湾型机器，普遍采用B类功放、过流保护、桥式反馈。
优点是功率可以做得较大（如4.2KW），频率跟踪性能好，大功率情况下一般采用15KHZ的工作频率。
缺点是电转化效率较低，15KHZ的工作频率是人耳所能听到的，反映出噪声较大；另外还有瑞士、德国、日本的采用频率自动跟踪技术的机器。
因其价格较高 ，国内并不常见。
换能器部分由三部分组成：换能器（TRANSDUCER）；增幅器（又称二级杆、变幅杆，BOOSTER）；焊头（又称焊模，HORN或SONTRODE）。
① 换能器(TRANSDUCER)：换能器的作用是将电信号转换成机械振动信号。
将电信号转换成机械振动信号有两种物理效应可以应用。
A：磁致伸缩效应。
B：压电效应的反效应。
磁致伸缩效应在早期的超声波应用中较常使用，其优点是可做的功率容量大；缺点是转化效率低，制作难度大，难于大批量工业生产。
自从朗之万压电陶瓷换能器的发明，使压电效应反效应的应用得以广泛采纳。
压电陶瓷换能器具有转换效率高，大批量生产等优点，缺点是制作的功率容量偏小。
现有的超声波机器一般都采用压电陶瓷换能器。
压电陶瓷换能器是用两个金属的前后负载块将压电陶瓷夹在中间，通过螺杆紧密连接而制成的。
通常的换能器输出的振幅为10μm左右。
② 变幅杆（BOOSTER）：变幅杆本身就是一条金属柱，通过形状的设计，可以将换能器传递过来的振幅进行放大，达到加工塑料件所需能量振幅，相当于加热的温度，如我们常用的ABS、AS 塑料所需的加工振幅为20μm左右；尼龙、聚丙稀所需的加工振幅为50μm左右。
③ 焊头（HORN）：焊头的作用是对于特定的塑料件制作，符合塑料件的形状、加工范围等要求。
换能器、变幅杆、焊头均设计为所工作的超声频率的半波长，所以它们的尺寸和形状均要经过特别的设计；任何的改动均可能引致频率、加工效果的改变，它们需专业制作。
耐用根据所采用的材料不同，尺寸也会有所不同。
适合做超声波的换能器、变幅杆和焊头的材料有：钛合金、铝合金、合金钢等。
由于超声波是不停地以20KHZ左右高频振动的，所以材料的要求非常高，并不是普通的材料所能承受的。
4、超声波焊接机的参数及调节方法：一般的超声波焊接机上有如下的参数是可以调节的：A：超声波发生器上的调谐旋钮：这是超声波焊机最关键的一个调节旋钮。
其调节目的是使超声波发生器所发出的高压电信号频率同换能器部分的机械谐振频率一致。
方法是轻触测试开关、左右设防该旋钮，使负载指示的电流为最小，即可完成调谐步骤。
B：振幅档：此旋钮有些机种上没有这个旋钮，其功能是通过调节发生器的输出电压，达到高速输出振幅的目的。
C：气动部分：包括调速器、气压调节旋钮。
调速器用于调节气缸的上、下速度。
气压调节旋钮调节工作气压。
D：熔接时间（WELD TIME）：用于调节超声波发射的时间，一般的塑料件熔接时间为 0.6S以下，通常超过1.5S熔接时间均可视作失败熔接（可视作振幅不够，或设计不合理）。
E：保压时间（HOLD TIME）：保压时间相当于加工塑料件之后的固化时间，通常如果塑料件的固定位设置得好，此时间可不用考虑，如果塑料件内部有弹簧等部件，该时间应相应调长。
F：触发调节：触发调节有两种方式，一种是延时触发。
这种调节一般指示为延迟时间（DELAY TIME）。
其所指为从触发机器开始到超声波发射为止的时间。
通过调节，可实现先发射超声波再熔接，或先压紧塑料件再触发超声波。
另一种是压力触发。
这种触发方式常见于美国BRANSON 形式的超声波焊接机中，其原理是调节压紧塑料件的力度来触发超声波。
对于较大的塑料件，为防止起振失败，多采用先触发超声波再熔接，或以较小的触发力度。
5、塑料件材料对超声波焊接的影响超声波在塑料件中传播，塑料件或多或少对超声波能量有吸收和衰减，从而对超声加工效果产生一定的影响，塑料一般有非晶体材料之分，按硬度有硬胶和软胶之分，还有模数的区分，通俗地来说，硬度高，低熔点的塑料超声加工性能优于硬度低、高熔点的塑料。
因此，这就牵涉到超声波加工距离的远近问题，详见第7节远、近距离焊接。
6、塑料件的加工条件对超声焊接的影响 塑料件经过注塑、挤压或吹塑等的不同加工形式以及不同的加工条件都会形成对超声焊接产生一定影响的因素。
A：湿度缺陷：湿度缺陷一般在制作有条纹或疏松的塑料件过程中形成，湿度缺陷在焊接中衰减有用能量，使密封位渗水，加长焊接时间，所以湿度高的塑料件在焊接前要作烘干处理。
如聚甲醛等。
B：注塑过程的影响：注塑过程参数的调整会引致如下缺陷：① 尺寸变化(收缩、弯曲变形)② 重量变化③ 表面损伤④ 统一性不佳C：保存期：塑料件注塑加工出来后，一般最少放置24 小时后，再进行焊接，以消除塑料件本身应力、变形等因素。
无定形塑料通过注塑出来的塑料件可不按此要求。
D：再生塑料再生塑料的强度比较差，对超声波焊接适应性也较差，所以如用再生塑料，各种设计尺寸均要酌情加以考虑。
E：脱模剂和杂质 脱模剂和杂质对超声波焊接有一定的影响。
虽然超声波加工时可将加工表面的溶剂、杂质等震开，但对于要求密封、或在高强度的情况下，应尽可能去除。
在有些情况下，先清洗塑料件是必要的。
7、塑料件的设计 现代注塑方式能有效提供比较完美的焊接用塑胶件。
当我们决定用超声波焊接技术完成熔合时，塑料件的结构设计必须首先考虑如下几点：① 焊缝的大小(即要考虑所需强度)② 是否需要水密、气密③ 是否需要完美的外观④ 避免塑料熔化或合成物的溢出⑤ 是否适合焊头加工要求焊接质量可以通过下面几点的控制来获得：① 材质② 塑料件的结构③ 焊接线的位置和设计④ 焊接面的大小⑤ 上下表面的位置和松紧度⑥ 焊头与塑料件的接触面⑦ 顺畅的焊接路径⑧ 底模的支持为了获得完美的、可重复的熔焊方式，必须遵循三个主要设计方向：① 最初接触的两个表面必须小，以便将所需能量集中，并尽量减少所需要的总能量(即接时间)来完成熔接。
② 找到适合的固定和对齐的方法，如；塑料件的接插孔、台阶或企口之类。
③ 围绕着连接界面的焊接面必须是统一而且相互紧密接触的。
如果可能的话，接触面尽量在同一个平面上，这样可使能量转换时保持一致。
下面就对塑料件设计中的要点进行分类举例说明：11整体塑料件的设计2 1.1塑料件的结构塑料件必须有一定的刚性及足够的壁厚。
太薄的壁厚有一定的危险性，超声波焊接时是需要加压的，一般气压为2-6Kg f/cm2。
所以塑料件必须保证在加压情况下基本不变形。
7.1.2罐状或箱形塑料等，在其接触焊头的表面会引起共振而形成一些集中的能量聚焦点，从而产生烧伤、穿孔的情况（如图1所示），在设计时可以在罐状顶部做如下考虑：图1 带尖角 图2 带圆弧过渡 1、加厚塑料件 2、增加加强筋 3、焊头中间位置避空7.1.3尖角如果一个注塑出来的零件出现应力非常集中的情况，比如尖角位，在超声波的作用下会产生折裂、融化。
这种情况可考虑在尖角位加R角。
如图2所示。
7.1.4塑料悠扬的附属物注塑件内部或外部表面附带的突出或细小件会因超声波振动产生影响而断裂或脱落，例如固定梢等（如图3所示）。
通过以下设计可尽可能减小或消除这种问题：ٛ① 在附属物与主体相交的地方加一个大的R 角，或加加强筋。
ٛ② 增加附属物的厚度或直径。
图 3图47.1.5塑料件的孔和间隙如被焊头接触的零件有孔或其它开口，则在超声波传递过程中会产生干扰和衰减。
（如图4 所示）。
根据村料类型（尤其是半晶体材料）和孔的大小，在开口的下端会直接出现少量焊接或完全熔不到的情况，因此要尽量预以避免。
7.1.6塑料件中薄而弯曲的传递结构被焊头接触的塑料件的形状中，如果有薄而弯曲的结构，而且需要用来传递超声波能量的时候，特别对于半晶体材料，超声波震动很难传递到加工面（如图5所示）。
对这种设计应尽量避免。
图57.1.7 近距离和远距离焊接 近距离焊接指被焊接位距离焊头接触位在6mm以内，远距离焊接则大于6mm。
超声波焊接中的能量在塑料件传递时会被衰减，尤以半晶体材料为甚。
在非晶体塑料中，由于分子的无序排列，振动基本不衰减地传递。
衰减在低硬度塑料里也较厉害。
因引，设计时，要特别注意到要让足够的能量伟到加工区域。
远距离焊接，对于硬胶（如PS、ABS、AS、PMMA）等比较适合，一些半晶体塑料（如POM、PETP、PBTB、PA）通过合适的形状设计也可用于远距离焊接。
7.1.8塑料件焊头接触面的设计注塑件可以设计成任何形状，但是超声波焊头并不能随意制作。
形状、长短均可能影响焊头频率、振幅等参数。
焊头的设计需要有一个基准面，即按照其工件频率决定的基准频率面。
基准频率面一般占到焊头表面的70%以上的面积，所以，注塑件表面的突起等形状最好小于整个塑料而后30%。