超声波的基本原理及传播特点 (1)
超声波和次声波的特点及应用
超声波和次声波的特点及应用1、超声波的特点和应用：（1）特点：①超声波在传播时，方向性强，能量易于集中。
②超声波能在各种不同媒质中传播，且可传播足够远的距离。
③超声波与传声媒质的相互作用适中，易于携带有关传声媒质状态的信息诊断或对传声媒质产生效用及治疗。
④超声波可在气体、液体、固体、固熔体等介质中有效传播。
⑤超声波可传递很强的能量。
⑥超声波会产生反射、干涉、叠加和共振现象。
超声波是一种波动形式，它可以作为探测与负载信息的载体或媒介如B超等用作诊断；超声波同时又是一种能量形式，当其强度超过一定值时，它就可以通过与传播超声波的媒质的相互作用，去影响，改变以致破坏后者的状态，性质及结构用作治疗。
（2）应用：①超声处理：利用超声的机械作用、空化作用、热效应和化学效应，可进行超声焊接、钻孔、固体的粉碎、乳化、脱气、除尘、去锅垢、清洗、灭菌、促进化学反应和进行生物学研究等，在工矿业、农业、医疗等各个部门获得了广泛应用。
②超声波清洗：清洗的超声波应用原理是由超声波发生器发出的高频振荡信号，通过换能器转换成高频机械振荡而传播到介质，清洗溶剂中超声波在清洗液中疏密相间的向前辐射，使液体流动而产生数以万计的微小气泡，存在于液体中的微小气泡（空化核）在声场的作用下振动。
当声压达到一定值时，气泡迅速增长，然后突然闭合，在气泡闭合时产生冲击波，在其周围产生上千个大气压力，破坏不溶性污物而使它们分散于清洗液中，当团体粒子被油污裹着而粘附在清洗件表面时，油被乳化，固体粒子即脱离，从而达到清洗件表面净化的目的。
③工业自动化控制：利用声波反射、衍射、多普勒效应，制造超声波物位计、超声波液位计、超声波流量计等。
2、次声波的特点和应用：（1）特点：①次声波的特点是来源广、传播远、能够绕过障碍物传得很远。
；②次声的声波频率很低，在20Hz以下，波长却很长，传播距离也很远。
它比一般的声波、光波和无线电波都要传得远。
例如，频率低于1Hz的次声波，可以传到几千以至上万千米以外的地方。
超声波定向扬声器原理
超声波定向扬声器原理一、引言超声波定向扬声器是一种利用超声波的定向传播特性来实现声音定向传播的装置。
它能够将声音集中在目标位置，而不会对周围环境产生干扰。
本文将从超声波的基本原理、超声波定向扬声器的结构和工作原理以及应用领域等方面进行详细介绍。
二、超声波的基本原理超声波是指频率高于20kHz的声波。
相比于常规声波，超声波具有更短的波长和更高的频率。
超声波在空气中的传播速度约为343m/s，远远高于常规声波。
这使得超声波在传播过程中具有较强的直线传播能力和较小的衍射效应，从而实现声音的定向传播成为可能。
三、超声波定向扬声器的结构和工作原理超声波定向扬声器通常由发射器和接收器组成。
发射器负责产生超声波，而接收器则用于接收反射回来的超声波。
通过发射器和接收器之间的相互作用，超声波定向扬声器能够实现声音的定向传播。
发射器中的超声波发生器通过电压激励产生高频振动，进而产生超声波。
超声波经过发射器中的聚焦装置，使超声波的能量集中在一个小范围内。
这样，超声波就能够以较高的能量密度传播。
接收器中的超声波传感器用于接收反射回来的超声波。
当超声波遇到目标物体后，部分能量被吸收，部分能量则会反射回来。
超声波传感器能够将反射回来的超声波转化为电信号，并经过放大和处理后，再次通过发射器进行声音的发射。
通过不断地发射和接收超声波，超声波定向扬声器能够在空间中形成声束，将声音集中在目标位置。
由于超声波的直线传播特性，声音不会在传播过程中发生衍射，因此能够实现声音的定向传播。
四、超声波定向扬声器的应用领域超声波定向扬声器具有声音定向传播的特点，因此在许多领域都有广泛的应用。
1. 广告宣传：超声波定向扬声器可以将广告声音定向传播到特定区域，提高广告宣传效果。
2. 智能家居：超声波定向扬声器可以在智能家居系统中，将声音精确传递到需要的位置，实现智能控制和语音交互。
3. 展览导览：通过超声波定向扬声器，参观者可以只在感兴趣的展品前听到相关的解说，提供更好的展览导览体验。
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。
超声波的原理应用
超声波的原理应用引言超声波是一种机械波，其频率高于人耳可听到的上限20kHz，具有穿透力强、方向性好、精确度高等特点。
它在很多领域都有广泛的应用，例如医学诊断、物体检测和测量、通信等。
本文将介绍超声波的工作原理以及它在不同领域的应用。
工作原理超声波是通过振动源（例如压电晶体）产生的机械振动传播，它需要介质来传递。
当超声波传播到介质中时，它会发生多次反射和散射，最后被接收器接收。
根据介质的不同，超声波的传播速度也不同，因此可以通过测量超声波的传播时间来进行距离或深度的测量。
超声波的频率决定了它的应用范围。
低频超声波可以用于物体的探测和测量，例如测量距离、检测材料的质量和密度等。
高频超声波可以用于医学诊断，例如超声心动图、超声造影等。
医学应用超声诊断•超声心动图：通过超声波可以观察和记录心脏的运动和结构，用于诊断心脏疾病。
•超声造影：通过注射带有超声波反射剂的介质，可以增强超声波在体内的反射信号，从而更清楚地观察器官的结构。
•超声波治疗：利用超声波的机械、热效应来治疗一些疾病，例如肿瘤的消融和髓内溶栓等。
超声导航超声导航是一种通过超声波来引导手术操作的技术。
医生可以使用超声波图像来定位器官和病变部位，从而更准确地进行手术。
超声治疗超声波除了可以用于诊断，还可以用于治疗一些疾病。
利用超声波的机械、热效应，可以破坏肿瘤细胞、消融结石等。
工业应用物体检测•超声波测距：通过测量超声波的传播时间，可以计算出物体与传感器之间的距离，用于自动化生产线上的物体检测。
•超声波无损检测：利用超声波的穿透能力，在无损条件下对材料进行检测，例如检测钢板的厚度、焊缝的质量等。
流体测量超声波可以测量液体或气体的流速和流量，广泛应用于供水系统、石油化工等领域。
级差测量超声波可以测量液位或固体物料的高度，用于工业过程控制、储罐液位监测等。
通信应用超声波可以用于短距离无线通信。
由于超声波的传播距离有限，通信距离较短，但具有更低的功耗和更高的安全性，适用于一些特定场景，例如移动支付、无线鼠标等。
超声波知识点
超声波知识点超声波是一种高频声波，其频率超过了人耳的听觉范围。
超声波在日常生活中有着广泛的应用，包括医学诊断、工业控制和科学研究等领域。
本文将介绍超声波的原理、特点和应用。
1.原理超声波是机械波的一种，由物体振动引起的横波或纵波在介质中传播形成。
超声波的频率通常在20kHz至1GHz之间，远远超过了人耳的听觉范围（20Hz至20kHz）。
超声波的产生通常通过将电能转换为机械能，利用压电效应或磁致伸缩效应。
2.特点与可听声音相比，超声波具有以下几个特点：•高频率：超声波频率高于20kHz，可以达到几百kHz甚至GHz级别。
•短波长：由于频率高，超声波的波长相对较短，有利于定位和探测。
•方向性强：超声波传播时会发生折射和反射，可以通过控制超声波的传播路径来实现定向传输和接收。
•能量强：超声波在介质中传播时会损失一部分能量，但其能量仍然足够强大以实现许多应用。
3.应用超声波在多个领域有着广泛的应用，以下是其中的几个代表应用：•医学诊断：超声波成像技术是医学中常用的非侵入性检查方法之一。
它通过发射超声波并记录其在人体内部组织中的反射，从而生成图像。
这种技术可以用于检查器官、血管和胎儿等。
•工业控制：超声波传感器可以用于测量距离、检测物体的位置和检测液体的水平。
超声波的特性使其在自动化工业生产中具有重要作用。
•清洁和清除：超声波振动可以在液体中产生强大的涡流和微小气泡，用于清洁和清除物体表面的污垢和杂质。
这种清洁方法被广泛应用于眼镜、首饰、电子元件等领域。
•测量和检测：超声波测距仪和超声波流量计等设备可以精确测量距离和流体流速。
这些设备在工程测量和流体控制中得到广泛应用。
总结：超声波是一种高频声波，具有高频率、短波长、方向性强和能量强的特点。
超声波在医学诊断、工业控制、清洁和清除以及测量和检测等领域有着广泛的应用。
随着科技的进步，超声波技术将继续发展并在更多领域发挥作用。
超声波分解原理
超声波分解原理超声波分解是一种应用超声波技术进行材料分解和提取的方法。
它基于超声波在物质中传播和作用的特性，通过声波的振动和冲击力，将分子结构中的键断裂，实现材料的分解和提取。
下面将详细介绍超声波分解的原理。
一、超声波的基本概念超声波是指频率大于20kHz的声波。
与传统的声波相比，超声波具有较高的频率和能量，并且具有强大的穿透力、聚焦性和反射性。
这些特点使得超声波在分解原理中起到关键作用。
二、超声波的传播与作用机制1. 超声波传播机制当超声波在材料中传播时，声波的振动引起材料中的分子和原子的振动，使得分子间的相互作用发生变化。
超声波具有较高的频率和能量，能够使分子跳跃运动和碰撞，从而产生热量和压力。
2. 超声波的振动与冲击力超声波的振动和冲击力对材料中的键起到破坏的作用。
当超声波通过材料时，振动的声波能量会聚焦在某一点上，形成局部高能区域，使分子间的键断裂。
这种振动和冲击力对于分解材料中的复杂化合物和有机物非常有效。
三、超声波分解的应用超声波分解在许多领域都有广泛的应用，包括生物医药、环境保护、材料制备等。
下面以生物医药领域为例，介绍超声波分解的应用。
1. 超声波在药物提取中的应用超声波分解可以用于药物提取。
通过超声波的振动和冲击力，可以有效地分解植物细胞壁，提取植物中的有效成分。
这种方法可以提高提取效率，缩短提取时间，并且不需要使用有机溶剂。
2. 超声波在细胞破碎中的应用超声波可以用于破碎细胞壁，释放细胞内的各种物质。
在细胞生物学和分子生物学研究中，超声波分解技术被广泛应用于细胞破碎、DNA/RNA提取等实验。
3. 超声波在生物样品前处理中的应用超声波分解可以用于生物样品的前处理。
例如，在食品检测中，可以利用超声波破坏细菌细胞膜，释放出细菌中的DNA或蛋白质，从而进行细菌的检测和鉴定。
四、超声波分解的优点与挑战超声波分解具有许多优点，例如提取效率高、操作简便、处理时间短等。
然而，也存在一些挑战，如超声波对样品的破坏性较大、设备成本较高等。
超声波原理及作用
超声波原理及作用超声波是指频率高于人耳听觉范围（20Hz - 20kHz）的声波。
在物理学和医学等领域中，超声波被广泛应用于不同的实验和诊断工作中，如探测、成像、清洁等方面。
本文将详细介绍超声波的原理和作用。
一、超声波的原理超声波的产生是通过压电效应实现的。
在压电材料中施加电压会使其发生机械变形，而当施加的电压频率达到压电材料的固有频率时，会产生共振效应，形成超声波。
超声波是由高频振动产生的机械波，其在传播过程中以纵波的形式存在。
相比于其他声波，超声波具有高频率、短波长和高能量的特点，能够在介质中穿透和传播。
二、超声波的作用1. 检测与成像超声波在医学领域中广泛用于人体内部的检测与成像。
通过向人体不同部位发射超声波，并记录其回波情况，可以获得部位的形状、结构和功能信息。
超声波成像技术可以用于检测器官、肿瘤、疾病等，成为非侵入性、安全可靠的检测手段。
2. 清洁与除垢超声波在工业领域中被广泛用于清洗、除垢等工作。
利用超声波的高频振动和局部高压力的变化，可以在液体中产生大量微小气泡，并在气泡瞬间坍缩时释放出巨大能量，达到清洁物体表面和微孔中的目的。
3. 材料加工超声波在材料加工领域也有重要应用。
通过超声波的集中能量和高频振动，可以实现对材料的切割、焊接、拼接等加工工艺。
与传统加工方法相比，超声波加工具有操作简单、速度快、精度高等优点。
4. 医疗治疗超声波在医疗治疗中被用于物理疗法。
通过超声波的声压、热量和微震动等效应，可以促进组织血液循环、淋巴循环和细胞代谢，并有助于舒缓疼痛、消肿、促进伤口愈合等。
5. 其他应用超声波还有许多其他应用领域，如测量、无损检测、测速、材料分析等等。
不同行业根据实际需求可以发展出更多特定应用。
总结：超声波作为一种高频振动的机械波，具有广泛的应用前景。
在医学、工业、科学研究等领域中，超声波的原理和作用对于开展相关工作起着重要的支持作用。
随着科技的发展，超声波技术也将不断创新和进步，为各个领域的发展带来更多机遇和挑战。
超声波检查的原理和操作技巧
超声波检查的原理和操作技巧超声波检查是一种常见的医学检查方法，通过利用声波的特性来观察和诊断人体内部病变。
它具有无创、非放射性、实时性等优势，在临床应用中广泛受到医生和患者的青睐。
本文将介绍超声波检查的原理和操作技巧，帮助读者更好地了解和应用这一检查方法。
一、超声波检查的原理超声波是一种频率超过人类听觉范围的机械波，它通过声波的反射和传播来获取人体内部器官的影像。
超声波检查的原理主要基于以下几个方面：1. 声波的反射：超声波在不同组织之间的传播速度不同，当声波遇到不同密度或不同介质的物体时，会发生反射。
利用这一原理，可以通过探头将超声波发送入体内，接收并记录反射回来的声波，再进行图像重建。
2. 声波的传播速度：不同组织对超声波的传播速度也不同。
在超声波检查中，可以根据声波传播速度的差异，对不同组织进行区分，从而呈现出详细的图像。
3. 吸收和散射：超声波在组织内的传播过程中，会受到组织的吸收和散射的影响。
这些影响因素会使得部分声波被吸收或散射，从而导致图像的质量下降。
因此，在超声波检查中，需要根据不同组织的特点和调整仪器参数，以获得清晰的影像。
二、超声波检查的操作技巧超声波检查是一项操作简单、非侵入性的检查方法。
以下是一些常用的超声波检查操作技巧：1. 患者准备：超声波检查需要在空腹状态下进行，以减少肠道气体和其他物质对图像的干扰。
患者应提前4-6小时禁食，并饮用适量的水，使膀胱充盈。
2. 检查仪器：选择适合的探头和设备，根据不同部位的需求进行调节。
探头的角度和位置要调整到合适的位置，以获得清晰的影像。
在检查过程中，需要调节超声波的频率、深度和增益等参数，以获得最佳的成像效果。
3. 操作手法：在进行超声波检查时，医生需要熟练掌握操作手法，准确地将探头放置在患者身体的对应部位。
探头的移动速度要适中，避免过快或过慢，以免影响图像的质量。
同时，要注意调节探头的角度和方向，以便观察目标结构的不同层面。
4. 解读和记录：医生在检查过程中需要准确地观察和解读患者的超声波影像，并及时记录所见。
超声波工作原理
超声波工作原理一、引言超声波是一种高频声波，其频率通常在20kHz以上。
超声波具有穿透力强、反射能力弱、能量密度大等特点，因此被广泛应用于医疗、工业、军事等领域。
本文将介绍超声波的工作原理。
二、超声波的产生超声波的产生主要有两种方式：压电效应和热效应。
1. 压电效应压电效应是指当某些晶体受到机械振动或外加电场时，会产生电荷分布不均，从而在晶体两端产生电势差的现象。
这种现象被称为压电效应。
利用压电效应可以将机械振动转化为电信号或将电信号转化为机械振动。
在超声波发生器中，利用压电陶瓷片受到交变电场的作用而振动，从而产生超声波。
2. 热效应热效应是指当物质受到高频交变电场作用时，会产生摩擦热，并导致局部温度升高的现象。
这种现象被称为焦耳效应。
利用焦耳效应可以将电能转化为热能或将热能转化为机械振动。
在超声波清洗器中，利用高频电场作用于水中的气泡，产生摩擦热并导致气泡破裂，从而产生超声波。
三、超声波的传播超声波在空气、液体和固体中的传播方式有所不同。
1. 空气中的传播在空气中，由于空气分子密度小，超声波的传播速度相对较慢。
同时，由于空气分子之间的距离大，超声波在空气中容易发生衍射和散射现象。
2. 液体中的传播在液体中，由于液体分子密度大，超声波的传播速度相对较快。
同时，在液体中容易形成驻波和共振现象。
3. 固体中的传播在固体中，由于固体分子间距小且结构紧密，超声波的传播速度最快。
同时，在固体中容易形成各种模式振动，并且可以利用多晶材料等特殊结构实现超声波引导和聚焦。
四、超声波的应用超声波具有穿透性强、反射性弱、能量密度大等特点，因此被广泛应用于医疗、工业、军事等领域。
1. 医疗领域超声波在医疗领域中主要用于诊断和治疗。
其中，超声诊断技术是一种无创性检查方法，可以对人体内部器官进行成像检查。
而超声治疗技术则可以利用超声波的能量将肿瘤细胞或其他异常细胞杀死。
2. 工业领域超声波在工业领域中主要用于清洗、焊接和测量等方面。
超声波的原理及其应用
超声波的原理及其应用1. 超声波的原理超声波，即频率超过20kHz的声波，是一种机械波，其传播方式和普通声波相似，但具有高频率和短波长的特点。
超声波的产生源于物体振动，当物体振动频率超过20kHz时，就会产生超声波。
超声波具有以下几个主要特点： - 高频率：超过人类可听范围的20kHz。
- 短波长：由于高频率，超声波的波长相对较短。
- 直线传播：超声波在直线范围内传播，不容易发散。
- 反射和折射：超声波在物体之间的界面上会发生反射和折射，可用于探测和成像。
超声波的原理主要包括以下几个方面： 1. 压电效应：压电材料在受到外力作用时，会产生电荷分离和电压变化。
利用压电效应，将电压信号转换为机械振动，就可以产生超声波。
2. 声速和介质：声速是超声波传播的速度，与介质的密度和弹性有关。
不同材料的密度和弹性不同，导致声速也不同。
3. 超声波的传播：超声波在空气、液体和固体中的传播方式不同。
在空气中传播时，会遇到反射、散射和衰减等现象。
4. 超声波的测量和成像：利用超声波的反射和折射特性，可以进行测量和成像。
通过测量超声波的传播时间和回波强度，可以得到物体的距离和形状。
2. 超声波的应用超声波具有广泛的应用领域，包括医学、工业、环境、科学研究等方面。
以下是一些常见的超声波应用：2.1 医学应用超声波在医学领域中被广泛应用于诊断和治疗。
医学超声波的应用包括了以下几个方面： - 超声波成像：通过超声波的反射和折射特性，可以对人体内部的器官和组织进行成像。
超声波成像在妇产科、心脏病学等领域有广泛应用。
- 超声波检测：超声波可以用于检测血管、肿瘤和内脏器官等异常情况，通过测量超声波的回波时间和强度，可以得到相关信息。
- 超声波治疗：超声波在物理治疗中有一定的应用。
通过超声波的机械振动作用，可以促进组织的血液循环和代谢，加速组织修复和康复过程。
2.2 工业应用超声波在工业领域中有广泛的应用，主要包括以下方面： - 无损检测：超声波无损检测可以用于检测材料的缺陷和问题，如裂纹、变形等。
超声波的基本原理
超声波的基本原理
超声波是指频率超过人类听觉范围（一般为20kHz）的声波。
其基本原理是利用高频声波在介质中的传播及反射特性来实现不同应用。
超声波的产生是通过振动源产生高频震动，这些震动被传递给介质，例如空气或固体物体。
在传递中，声波会以波动的形式传播，其频率决定了声波的特性。
超声波的传播过程中，在传播介质中与界面产生反射、折射以及散射。
这些现象可被探测并利用，用以获得关于介质内部结构和性质的信息。
超声波的传播速度与介质的密度和弹性系数有关，因此可以利用超声波测量物体的密度和弹性等参数。
超声波的应用非常广泛。
在医学领域中，超声波常用于医学诊断，如超声检查和超声造影来检测人体内部器官的结构和异常。
在工业领域中，超声波可用于非破坏性材料检测、测量材料厚度和定位缺陷。
此外，超声波还可以用于清洗、焊接、加湿和气溶胶喷雾等应用。
综上所述，超声波利用高频震动在介质中传播和反射的原理，实现了在不同领域的应用。
通过利用超声波的特性，可以获得有关介质内部结构和性质的信息，从而实现监测、检测和诊断等目的。
第3节 超声波在介质中的传播特性
气泡的振动也会产生相应的谐波，且这种谐波比组 织谐波强的多。
32
3. 反射增强 声波在传播过程中会出现反射增强现象。由
于衰减，要对不同深度的回波信号进行不同的放 大，目的是使同种均匀介质在不同深度回波信号 的强度基本相同。图7-11。
状态。
rp
Z2 Z2
Z1 Z1
8
2.
声强反射系数rI
定义：反射声强与入射声强之比：rI
因为
p2 I
Z c
Ir Ii
Z
所以
I
pr2 Z1
pi2
pr pi
2
2 p
Z1
9
3. 全反射 超声波的折射定律与光波的折射定律相同：
sini c1 sint c2
体软组织中，蛋白质成分的张驰过程是造成驰豫吸收的主要 因素。
吸收与声波的频率关系甚大，介质对声波的吸收有 影响。
24
2. 介质吸收衰减规律
强度的减少量-dI，根据实验： I0
dI
I
dI Idx
x0
x
dI Idx
dI I
dx
ln I x
I0 I ex I0
但在不同介质传播时，声波在液体介质中衰减 较小，而在软组织中衰减较大，而每一束声波放 大处理相同。当使软组织反射信号均匀一致，则 液体介质中传播的声波回波信号强度比入射波信 号强度还大，从而形成反射增强。
33
五、声束通过介质薄层的特征
超声知识点总结大全
超声知识点总结大全
超声波技术涵盖了广泛的领域，以下是一些超声知识点的总结：
1. 超声波的基本原理：超声波是高频声波，频率超过人耳能听到的范围。
它是通过声波的反射来生成图像。
2. 超声波在医学中的应用：超声成像在医学上用于检测器官、组织和血流，如超声心动图、超声检查等。
它安全无害，无辐射，广泛应用于临床诊断。
3. 超声波在工业领域的应用：超声波技术被用于非破坏性检测、清洗、焊接、加工等工业应用，比如超声波清洗器、超声波焊接等。
4. 超声波传感器：用于测量距离、检测障碍物或流体水位的超声波传感器。
它们通过测量声波从发射器到接收器的时间来进行测量。
5. 超声波在生活中的应用：超声波还广泛应用于动物通信、水下导航、清洁等领域。
6. 超声波成像技术：包括B超、彩色多普勒超声、三维超声等成像技术，能够提供组织结构和血流速度的详细图像。
这些知识点涵盖了超声波技术在医学、工业和生活中的应用，它在不同领域具有重要的作用，并在不断地发展和创新。
超声波的基本原理及传播特点 (1)
目录摘要 (2)引言 (3)1.超声波的基本原理及传播特点 (4)1.1什么是超声波 (4)1.2超声波的基本原理 (4)1.2.1压电效应及脉冲超声波的产生 (4)1.2．2超声波波形 (5)1.3超声波传播的特点 (6)2.超声波的应用 (6)2.1超声波在制浆造纸中的应用 (7)2.2超声波传感器 (8)2.3超声波测距 (9)2.4超声波在医学诊断中的应用 (10)2.5超声波在生物技术领域的应用 (11)2.5.1用于培养液及药物的雾化 (11)2.5.2提高种子发芽率和遗传物质的转化率 (11)2.6超声波在军事中的应用 (11)3. 结束语 (12)参考文献 (12)致谢 (13)摘要超声波是一种高能机械波，本文通过介绍超声波的产生机制和基本原理。
让读者更深层次的认识超声波，文中根据超声波的自身特点从超声波传感器、超声波测距、及超声波在纸浆造纸中、医学诊断中、生物技术领域中、军事中的应用这六个方面进行详细讲述。
超声波是一门年轻的学科，随着超声研究技术的不断成熟，未来将会更好的应用在生产生活中。
关键词：超声波；传感器；测距；医学诊断AbstractUltrasonic is a kind of high-energy mechanical wave, this paper introduces the basic principle of ultrasonic generation mechanism and give readers a deeper understanding of ultrasound, in this paper, according to the characteristics of ultrasonic sensors, ultrasonic distance measurement, and ultrasonic in pulp papermaking, medical diagnosis, in the field of biotechnology, the application of the military in these six aspects in detail. Ultrasonic is a young discipline, with the ultrasonic technology matures, the future will be better application in the production and living.Key words: ultrasonic ；the sensor ；ranging; medical diagnosis引言超声波最早被人类发现是在1793年由意大利科学家斯帕拉捷在蝙蝠身上发现其存在，随后的30多年里人们进行了有关超声波的产生机理方面的大量研究，直到1830年F·Savar用齿轮产生44.2 HZ的超声，首次实现了人类10在人工控制下超声波的产生，开启了超声历史的新纪元，其他新技术如压电效应与逆压电效应的发现大大推动了超声波的快速发展，在随后的60年间，世界各地区有关超声技术的研究不断的取得突破性成果，20世纪的40年代超声技术开始应用于临床医疗方面，这也同样推动了人类医疗事业的发展，有关超声波在医学方面的应用与研究取得突破性进展，国际间也有过许多的交流与合作，共同推动了超声科技的发展和进步。
超声波加工的基本原理特点和应用范围
超声波加工的基本原理特点和应用范围一、超声波加工的基本原理超声波是指频率高于20kHz的机械波，其传播方式和普通机械波相同，但具有更高的频率和更小的波长。
超声波加工是利用超声波在材料中产生的高强度振动和微小的剪切力来实现加工目的。
1. 超声波振动原理超声波在介质中传播时，会引起介质分子围绕其平衡位置做往返运动，形成纵向振动和横向振动。
其中纵向振动是主要的，也是超声波加工中利用最多的一种振动。
2. 超声波剪切力原理当超声波传递到介质表面时，由于介质表面与空气之间存在较大的阻抗差异，会产生反射和折射。
反射部分会形成驻波，在驻波节点处产生高强度剪切力。
这种剪切力可以使材料表面发生微小位移，并在重复作用下逐渐磨损材料表面。
二、超声波加工的特点1. 高效性由于超声波具有高频率、小波长和高能量密度等特点，可以在短时间内完成大量加工任务，提高生产效率。
2. 精度高超声波加工过程中，由于振动频率高、振幅小，因此可以实现微小的位移和剪切，从而达到高精度的加工效果。
3. 环保性好超声波加工不需要使用化学药剂和润滑剂等化学物质，减少了对环境的污染。
4. 适用性广超声波加工可以用于各种材料的加工，包括金属、陶瓷、塑料等。
同时还可以实现多种形式的加工，如打孔、焊接、切割等。
三、超声波加工的应用范围1. 金属材料加工超声波在金属材料上的应用非常广泛。
例如，在汽车制造中，可以利用超声波焊接技术将汽车部件焊接在一起；在电子设备制造中，则可以利用超声波打孔技术制作微型元器件等。
2. 塑料材料加工超声波可以使塑料材料发生微小变形，并在重复作用下逐渐磨损材料表面，从而实现切割、打孔等加工任务。
例如，在医疗器械制造中，可以利用超声波加工技术制作微型零件。
3. 陶瓷材料加工陶瓷材料硬度高、脆性大，传统的加工方法难以实现高精度的加工效果。
而超声波加工可以在短时间内完成大量加工任务，并且不会对材料产生过多的热量和应力，因此适合用于陶瓷材料的打孔、切割等加工任务。
超声波的原理及医学应用
超声波的原理及医学应用一、超声波的原理超声波是指频率高于人类能够听到的20kHz的声波。
它是一种机械波，由震动物体产生，以波的形式传播。
超声波的形成源于压电效应，通过压电晶体的振动产生。
超声波的传输和反射是通过介质中的分子之间的相互作用完成的。
当超声波穿过物体时，它会与物体内部的结构相互作用，发生散射、吸收和透射。
对于医学应用，超声波在组织内的传播速度和衰减特性具有重要意义。
二、超声波的医学应用超声波在医学领域有着广泛的应用，主要包括以下几个方面：1. 超声诊断超声波的无创性和非放射性特点使其成为医学影像学中最重要的工具之一。
通过超声波成像技术，医生可以观察到人体内部的器官和组织结构，并对病变进行检测和诊断。
在临床上，超声波可以用于检测器官的形态和功能异常，如肿块、结石、肿瘤等。
2. 超声治疗超声波的能量和热量效应可用于医学治疗。
通过对病变区域的超声波照射，可以达到刺激组织修复、促进血液循环、加速药物输送等治疗效果。
超声波治疗被广泛应用于康复医学、理疗等领域。
3. 超声导引手术超声波成像技术可以用于手术导航和引导。
医生可以通过超声波成像仪观察手术目标的实时图像，辅助手术操作。
通过超声波导引手术，可以减少手术难度和风险，提高手术精确度和安全性。
4. 超声荧光成像超声波与荧光技术的结合，可用于临床诊断和研究。
超声荧光成像可以同时观察到超声图像和荧光信号，通过对比超声图像和荧光信号，可以获得更准确和全面的信息。
超声荧光成像被广泛应用于心血管疾病、肿瘤研究等领域。
5. 超声破碎超声波的高强度和能量可以用于物质的破碎和分解。
在肾结石或胆结石治疗中，可以使用超声波破碎设备将结石破碎成较小的碎片，方便排除。
超声破碎也可以应用于肿瘤治疗等领域。
三、结语超声波作为一种重要的医学工具，具有非常广泛的应用。
它在诊断、治疗、手术导航、医学研究等方面都发挥着重要的作用。
随着技术的不断进步和创新，相信超声波的应用前景将会更加广阔，为人类的健康事业带来更多的好处。
超声波知识
超声波知识超声波是一种高频声波，其频率通常超过20kHz，无法被人耳直接听到。
超声波在医学、工业、生活等领域都有广泛的应用。
本文将介绍超声波的原理、应用以及相关的技术发展。
一、超声波的原理超声波是一种机械波，其传播需要介质的支持。
当超声波通过介质传播时，介质分子因受到超声波的振动而发生位移，从而形成机械能的传递。
超声波的传播速度与介质的密度和弹性有关，一般情况下，在相同介质中，超声波的传播速度比空气中的声波速度要快得多。
超声波的产生是通过压电效应实现的。
压电材料具有特殊的物理性质，当外加电压施加在压电晶体上时，会使晶体发生机械振动。
这种机械振动会产生声波，其中包括超声波。
因此，超声波的产生离不开压电材料的应用。
二、超声波的应用1.医学领域超声波在医学领域中有着广泛的应用。
超声波可以通过人体组织的不同特性，如声阻抗、声传播速度等，对人体进行检查和诊断。
常见的超声波医学应用包括超声心动图、超声骨密度检测、超声造影等。
超声波无辐射、无创伤、操作方便等特点，使其成为医学影像学中不可或缺的技术手段。
2.工业领域超声波在工业领域中也有广泛的应用。
超声波可以用于清洗、焊接、切割、测厚等工艺。
例如，超声波清洗可以通过超声波的振动作用将污垢从物体表面去除，广泛应用于电子器件、光学仪器等的清洗。
超声波焊接可以通过超声波的振动作用将物体的两个部分牢固地连接在一起，广泛应用于塑料制品、金属制品等的生产。
3.生活领域超声波在生活领域中也有一些应用。
例如，超声波加湿器可以通过超声波的震动将水分子雾化成微小的水滴，增加室内空气的湿度。
超声波测距仪可以利用超声波的传播时间来测量物体与测距仪之间的距离，广泛应用于安防监控、车辆倒车雷达等领域。
三、超声波技术的发展随着科技的不断进步，超声波技术也在不断发展。
现在已经出现了更加先进的超声波技术，如超声弹性成像、超声导航、超声治疗等。
超声弹性成像可以通过测量物体的弹性变形来获取其组织的弹性信息，从而实现对肿瘤、囊肿等病变的检测。
超声加工的基本原理和特点
工件
金刚石 磨轮
旋转式超声加工原理图
四、超声加工的历史与发展——加工技术的发展 复合超声加工技术：随着新材料的出现和应用领域的扩大以及现代 检测、控制技术的发展，近年来，各国研究者深入研究难加工硬脆 材料的超声加工技术，研究内容涉及材料去除机理、加工质量和工 具磨损机理研究、超声加工声学系统设计研究、新型复合加工机床 设备研制等；特别是将超声加工技术与其他各种不同的传统加工技 术和特种加工技术相结合，扬长避短，形成了硬脆材料新的超声复 合加工技术：
一、超声波及其特性
超声波的主要性质： 1）超声波能传递很强的能量 能量的大小以能量密度J（通过垂直于波的传播方向的单位
面积上的能量）来衡量。
J 1 c(A)2
2
ρ 弹性介质的密度，c 弹性介质中的 波速，A 振幅， ω圆频率
振幅相同时，液体、固体中的超声波强度、功率、能量密
度都比空气中的声波高千万倍。
1)超声加工技术与传统的机械加工技术相结合，如超声车削、超 声钻削、超声磨削、超声抛光等 。
2)超声加工技术与其他特种加工技术相结合，如超声波辅助电火 花加工、超声波辅助电镀、超声波辅助电解加工等 。
超声波提取基础原理,特点与应用介绍
超声波提取原理、特点与应用介绍超声波指频率高于20KHz，人的听觉阈以外的声波。
超声波提取在中药制剂质量检测中（药检系统）已广泛应用。
《中华人民共和国药典》中，应用超声波处理的有232个品种，且呈日渐增多的趋势。
近年来，超声波技术在中药制剂提取工艺中的应用越来越受到关注。
超声波技术用于天然产物有效成分的提取是一种非常有效的方法和手段。
作为中药制剂取工艺的一种新技术，超声波提取具有广阔的前景。
超声波提取是利用超声波具有的机械效应，空化效应和热效应，通过增大介质分子的运动速度、增大介质的穿透力以提取生物有效成分。
1、提取原理（1）机械效应超声波在介质中的传播可以使介质质点在其传播空间内产生振动，从而强化介质的扩散、传播，这就是超声波的机械效应。
超声波在传播过程中产生一种辐射压强，沿声波方向传播，对物料有很强的破坏作用，可使细胞组织变形，植物蛋白质变性；同时，它还可以给予介质和悬浮体以不同的加速度，且介质分子的运动速度远大于悬浮体分子的运动速度。
从而在两者间产生摩擦，这种摩擦力可使生物分子解聚，使细胞壁上的有效成分更快地溶解于溶剂之中。
（2）空化效应通常情况下，介质内部或多或少地溶解了一些微气泡，这些气泡在超声波的作用下产生振动，当声压达到一定值时，气泡由于定向扩散（rectieddiffvsion）而增大，形成共振腔，然后突然闭合，这就是超声波的空化效应。
这种气泡在闭合时会在其周围产生几千个大气压的压力，形成微激波，它可造成植物细胞壁及整个生物体破裂，而且整个破裂过程在瞬间完成，有利于有效成分的溶出。
（3）热效应和其它物理波一样，超声波在介质中的传播过程也是一个能量的传播和扩散过程，即超声波在介质的传播过程中，其声能不断被介质的质点吸收，介质将所吸收的能量全部或大部分转变成热能，从而导致介质本身和药材组织温度的升高，增大了药物有效成分的溶解速度。
由于这种吸收声能引起的药物组织内部温度的升高是瞬间的，因此可以使被提取的成分的生物活性保持不变。
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目录摘要 (2)引言 (3)1.超声波的基本原理及传播特点 (4)1.1什么是超声波 (4)1.2超声波的基本原理 (4)1.2.1压电效应及脉冲超声波的产生 (4)1.2．2超声波波形 (5)1.3超声波传播的特点 (6)2.超声波的应用 (6)2.1超声波在制浆造纸中的应用 (7)2.2超声波传感器 (8)2.3超声波测距 (9)2.4超声波在医学诊断中的应用 (10)2.5超声波在生物技术领域的应用 (11)2.5.1用于培养液及药物的雾化 (11)2.5.2提高种子发芽率和遗传物质的转化率 (11)2.6超声波在军事中的应用 (11)3. 结束语 (12)参考文献 (12)致谢 (13)摘要超声波是一种高能机械波，本文通过介绍超声波的产生机制和基本原理。
让读者更深层次的认识超声波，文中根据超声波的自身特点从超声波传感器、超声波测距、及超声波在纸浆造纸中、医学诊断中、生物技术领域中、军事中的应用这六个方面进行详细讲述。
超声波是一门年轻的学科，随着超声研究技术的不断成熟，未来将会更好的应用在生产生活中。
关键词：超声波；传感器；测距；医学诊断AbstractUltrasonic is a kind of high-energy mechanical wave, this paper introduces the basic principle of ultrasonic generation mechanism and give readers a deeper understanding of ultrasound, in this paper, according to the characteristics of ultrasonic sensors, ultrasonic distance measurement, and ultrasonic in pulp papermaking, medical diagnosis, in the field of biotechnology, the application of the military in these six aspects in detail. Ultrasonic is a young discipline, with the ultrasonic technology matures, the future will be better application in the production and living.Key words: ultrasonic ；the sensor ；ranging; medical diagnosis引言超声波最早被人类发现是在1793年由意大利科学家斯帕拉捷在蝙蝠身上发现其存在，随后的30多年里人们进行了有关超声波的产生机理方面的大量研究，直到1830年F·Savar用齿轮产生44.2 HZ的超声，首次实现了人类10在人工控制下超声波的产生，开启了超声历史的新纪元，其他新技术如压电效应与逆压电效应的发现大大推动了超声波的快速发展，在随后的60年间，世界各地区有关超声技术的研究不断的取得突破性成果，20世纪的40年代超声技术开始应用于临床医疗方面，这也同样推动了人类医疗事业的发展，有关超声波在医学方面的应用与研究取得突破性进展，国际间也有过许多的交流与合作，共同推动了超声科技的发展和进步。
我国在超声方面的研究相对落后于国际主流国家，我国由于当时特别的时期和特别的情况，20世纪60年代才开始超声方面的研究，有关超声学的相关研究始于也在这个时期真正开始，并且在随后的几年发展中取得了许多重要成果和重要的应用，如金属探伤、种子的培育、印染等。
在基础研究方面也取得了重要进展，如研制出有关超声波在固体中衰减所用的检测设备，进行了有关超声乳化等课题的研究，研制出分子声学试验等设备，表面换能器的相关研究在1960年左右开始。
改革开放的新时期，超声技术开始了实际应用之路，并且在该领域的一些列成果开始走进我们的生产生活之中，例如超声诊断，高频压电材料研制成功并且走向实用[1]，复合型超声波换能器问世，超声焊接技术，超声波清洗技术等一系列的成果逐步应用并且走向成熟，而且还催生了一大批的产业，并且目前已经形成了相当大规模，鉴于超声研究的重要性及其所蕴含的巨大潜力，国家也相应投入大笔资金和人力进行相关的研究，如建立国家级的重点实验室，扶植相关科研机构有关超声方面的研究。
总而言之，我们国内的超声学研究取得了长足发展，有些领域已走在国际水平的前列。
超声技术是20世纪发展起来的高新技术，是一门集物理、电子、机械及材料学为基础的多学科交叉的边缘科学，其应用跨涉多个行业领域。
新技术的应用会推动经济的发展，也能在某种程度上提高我们的生活质量，也可以增加个人和企业在日常生产中的安全系数，同时也能降低生产成本，在日新月异的今天对于提高生产效率也功不可没。
其应用总体上包括两大方面：第一类是超声加工和处理技术；第二类就是超声检测与控制技术[2]，第一类技术应用是通过超声波去改变物质本身的特性或者状态，以满足生产生活需要。
第二类应用主要是超声波本身的检测及测量，这两类技术的应用非常广泛，在军事、农业等领域的应用不胜枚举也颇为常见，超声技术蕴含着巨大的发展潜力，这也引起了包括中国在内的美国、德国、加拿大等国内国际的广泛关注。
1.超声波基本原理及传播特点1.1 什么是超声波超声波是指频率高于20000Hz的一种人无法听见的声波，由于人耳的听觉频率范围在20赫兹和20000赫兹之间，若声音的振动频率高于20000Hz人耳就无法听到，因此习惯上把频率高于20000赫兹的声波称为超声波[3]，当然低于20赫兹的也不在我们的听觉范围内，属于次声波，超声波是一种机械波，机械振动与波动是超声波探伤的物理基础，超声波也属于声波家族中的一员，它与平常听到的声音的本质是一样的，其共同的特点是都属于机械振动，属于能量和动量之间的一种传播形式，在弹性介质内常常以纵波的形式传播，它们之间不同点在于超声的频率高，波长较短所以说超声波的衍射能力不是很强，在介质一定密度不变的情况下，超声波能通常的障碍物都会比超声波的波长大很多够沿着波的方向一致沿直线传波，超声波的波长相对来说越短的话，直射能力就越好，在一定距离范围内可沿直线传播，具有非常好的束射性与方向性。
1.2 超声波的基本原理1.2.1 压电效应及脉冲超声波的产生部分固体受到压力或者拉力时，将会产生形变导致使物质发生极化，并且在物质的表面产生正负束缚电荷的现象叫作压电效应。
物质本身的压电效应和它的本身内部结构有关，例如石英晶体，它的化学成分为SiO2，可将其看作是由正4价的Si离子和负2价O离子组成，石英晶体的分子中两种离子可形成规整的六角形排列。
如下图所示，三个正原子形成一个向右的正三角形，正电中心可看作在三角形的重心处。
同上述方法，三个带负电的原子对将组成一个向左的三角形，其负电中心也同样在三角形的重心上，若晶体不受力时，两个三角形重心重合，六角形单元呈电中性，同时整个晶体也呈电中性。
(Quartz crystal structure) (Pull force under the action of polarization) (Crystal macroscopic polarization)石英晶体的压电效应Fig: The piezoelectric effect of quartz crystal当晶体沿x方向受到拉力时或者沿y方向受到压力时，六角形将沿x方向变形拉长，这将使得正负电的中心不重合，虽然此时的六角形仍然呈现电中性，但是其正负电中心不重合导致产生电偶极矩p，整个晶体中其实有许多这样的电偶极矩排列，这也使得晶体出现极化现象，晶体左右表面出现束缚电荷。
但是当外力消失的时候，晶体将会恢复为原状，极化现象也将会消失。
类似的，若晶体沿y 方向受到拉力或者沿x方向受到压力时，正负原子三角形都将被压扁变形，这将也造成正负电中心不重合，但此时电偶极矩的方向和x所受拉力时方向相反，晶体的极化方向也相反，即压电效应产生的本质，其他晶体如太酸钡，即便是没有受到外力作用正负电中心仍然不会重合，通常把这种现象叫做自极化现象，这类晶体中具有压电效应与逆压电效应的陶瓷材料常被称作压电陶瓷。
若压电陶瓷在被加工成平面形状以后，在其正反面镀上银作电极以后，该器件被称作压电晶片。
当给压电晶片两极人为施加施加电压短脉冲时, 逆压电效应的存在致使晶片将发生弹性形变，其产生弹性振荡, 由此产生的频率与晶片的声速和厚度有联系,只要选择合适的晶片厚度就可以在可控下得到超声频率范围的弹性波, 也就是通常所说的超声波，在振动源振动过程中，由于各种因素的影响，比如能量的损失，导致其振幅的慢慢变小，最后它是以超声波波包的形式对外进行发射的，一般把它叫作脉冲波1.2.2 超声波的波形超声波在本质上与普通的声波是一致的，其许多的传播规律和传播特性都符合波的传播特点，两者都是因频率而划定界限，因此携带的能量也不同，大体上存在以下三种波形[4]: 纵波波形是当传播媒质中各点振动的方向和超声波的传播方向平行时，该波形被称作纵波波形。
纵波是质点的振动方向与传播方向平行的波，任何固体介质当其体积发生交替变化时均能产生纵波，纵波在固体、液体和气体中都可以传播。
横波波形是当传播媒质中各点振动方向和波的传播方向垂直时，该超声波被称作横波波形，横波也称“凹凸波”，是质点的振动方向与波的传播方向垂直。
由于媒质除了能承受体积变形外，横波的产生需要剪切应力交替作用在物体上，例如地震波横波的产生就需要平行于地表的力即剪切应力的交替作用，横波的传播介质比较单一，固体有切变弹性，它只在固体介质中传播。
横波不能穿过气体和液体。
表面波波形是沿着两种媒质的界面传播的同时具有纵波和横波的双重性质的一种弹性波。
声表面波不仅可以在各向同性均匀固体中传播，而且也可以在不均匀的（如分层的）固体介质中传播。
不过，这时它是频散的，并且存在多种模式。
在各向异性介质（如晶体）中，也可能存在声表面波，但由于介质的各向异性，其传播特性随表面的取向和传播方向而不同，而质点振动一般有三个分量。
对于均匀的晶体，其传播也是非频散的，表面波的振动轨迹为椭圆，并且在距离表面四分之一的地方振幅最强，随深度增加逐渐减弱，在处理相关表面波的问题时可将其看作纵波与横波的合成，采用分解的方法处理实际问题时相对简单。
1.3超声波的传播特点超声波在我们的日常生产生活中扮演着举足轻重的角色和其本身的特点是离不开的，性质决定其用途，与普通声波相比，超声波具有许多优点，如下: （1)直射性好。