超声波的特性
超声问答题
1、超声检测中利用超声波的哪些主要特性？答：超声检测中利用超声波的主要特性有：超声波能量高、方向性好、穿透力强、与界面产生反射、折射和波形转换。
2、什么是波动的波长、频率和波速？用什么符号来表示？三者之间的关系是什么？答：同一波线上相邻两振动相位相同的质点间的距离称为波长，用λ表示。
在波动过程中，任意给定质点在一秒钟内所通过的完整波的个数称为波动频率，用f表示。
波在单位时间内所传播的距离称为波速，用c表示。
三者之间的关系式c=λf。
3、什么是纵波、横波和表面波？常用什么符号来表示？并简述以上各波形的质点运动轨迹？答：介质中质点的振动方向与波的传播方向互相平行的波，称为纵波，用L表示。
介质中质点的振动方向与波的传播方向互相垂直的波，称为纵波，用S表示。
当介质表面受到交变应力作用时，产生沿介质表面传播的波，称为表面波，用R表示，表面波在介质表面传播时，介质表面质点做椭圆运动，椭圆的长轴垂直于波的传播方向，短轴平行于波的传播方向。
4、影响超声波在介质中传播速度的因素有哪些？答：影响超声波在介质中传播速度的主要因素是介质的弹性模量和密度。
不同波形在同一介质中的声速是不同的，有限尺寸的工件有可能会使声速变慢，兰姆波还与波型模式有关，温度也会影响波速。
5、在常规超声检测中测量超声波声速的方法有哪些？答：在常规超声检测中测量超声波声速的方法有超声检测仪测量法，测厚仪测量法和示波器测量法。
6、什么是波的干涉？波的干涉对超声检测有什么影响？答：两列频率相同，振动方向相同，位相相同或位相差恒定的波相遇时，该处介质中某些质点的振动互相加强，而另一些地方的振动互相减弱或完全抵消的现象叫做波的干涉。
在超声检测中，由于波的干涉，是超声波源附近出现声压极大值和极小值，影响缺陷定量。
7、什么是波的迭加原理？答：当几列波在同一介质中传播时，如果在空间某处相遇，则相遇处质点的振动式各列波引起振动的合成，在任意时刻该质点的位移是各列波引起位移的矢量和。
超声波特性实验
用来调节反射回波的电压幅度；超声仪的发射接口与探头连接，并向探头发射 400V 的高压脉冲，用来激发超声波；仪器面板上射频、检波接口与示波器的 CH1、 CH2 通道连接，以射频或检波方式在示波器上显示探头接收到的反射回波；触 发接口与示波器的外触发（TRG）相连，使超声的发射信号与示波器扫描同步。
实验内容 1、熟悉仪器使用、观察反射回波 （1）、如图 20-7 所示，把直探头放在位置 1、2 等处，先适当调节超声仪衰 减（大约 90dB），再调节示波器衰减，要求被测信号最大幅度不超过 2V（估算 一下）。观察试块底面对纵波反射的多次反射回波（反射底波），多次回波是部分 超声波在平行的两个界面之间来回反射的结果。
可变角探头入射角继续增加，横波幅度减弱并消失，在此过程中又会出现两个回波，测
量这两个回波对应的时间差，可确定其为表面波，用手指轻压试块表面，可发现回波幅值变
化。
探头
水槽
挡板
图 20-9 表面波测量弧面长度
图 20-10 水声速测量示意图
4．测量水中的声速
如图 20-10，将金属档板放在水槽的不同位置 x，用示波器测量超声波在档
回波幅度最大，然后适当调节超声仪衰减，要求被测信号幅度不超过 2V。在此前提下调节
示波器衰减（可用微调）使回波幅度增大到满幅的 80％左右。
2、测量直探头和斜探头的延迟
超声波在晶片到被测试块表面这段距离往复传播的时间称为探头的延迟（如
图 20-8）。由于探头的延迟 使距离的测量出现误差，因此需要测量探头的延迟时
利用试块 40 mm 的厚度方向进行测量。多次测量，求 平均值。
（2）、测量斜探头的延迟 如图 20-6 把斜探头放在试块上 3 的位置，使探头的斜 射声束能够同时入射在R1和R2圆弧面上。适当移动探头使在 示波器上同时观测到两个弧面的回波B1和B2为最大。测量它 们对应的时间t1和t2。由于R1 = 2R2，因此斜探头延迟的计算 同（20-3）式。多次测量，求平均值。
超声波的物理特性及医学应用
超声波的物理特性及医学应用超声波是一种频率高于人类听觉范围的机械波，波长短于可见光波长的一种波动形式。
它在物理学和医学中有着广泛的应用，其物理特性和医学应用均为我们所熟知。
超声波的物理特性包括频率高、波长短、能量强、穿透力强等特点。
超声波的频率通常在20 kHz到1 GHz之间，远远超出了人类听觉的范围。
波长短于可见光波长，因此在物质中传播时，超声波能够穿透并产生回波，这使得超声波成为了一种理想的成像工具。
超声波能量强，穿透力强，能够穿透人体组织，因而被广泛应用于医学成像和治疗中。
在医学应用方面，超声波已经成为了一种重要的医疗工具。
超声波成像技术被广泛应用于医学影像学中，如超声心动图、超声造影、超声血流动力学等。
通过超声波成像技术，医生可以清晰地看到人体内部器官的结构和功能，从而诊断疾病和指导治疗。
而且，超声波成像技术还具有即时、无辐射和低成本等优点，因此被认为是一种理想的影像学检查手段。
超声波在医学中还被广泛应用于治疗。
超声波治疗技术是一种无创伤的治疗手段，通过超声波的热效应和机械效应对病灶进行治疗。
常见的超声波治疗包括超声波消融治疗、超声波手术刀和超声波射频治疗等，它们被广泛应用于肿瘤治疗、疼痛治疗、美容整形等领域。
超声波治疗技术具有无创伤、局部作用、可靶向等优点，因此备受医生和患者的青睐。
超声波在医学中还被应用于超声心血管造影、超声导航手术、超声检测等领域。
超声心血管造影技术是一种无创伤的心脏和血管成像技术，通过超声波对心脏和血管进行准确成像，帮助医生诊断心血管疾病。
超声导航手术技术则是一种利用超声波引导手术的技术，通过超声波成像对手术器械和病灶进行准确定位，能够提高手术的精确度和安全性。
超声波
三、超声波
超声波特性：
2、超声波在液体介质中传播，能够产生巨 大的正、负交变的液压冲击波和空化作用。
这种交变的脉冲压力作用在邻近的零件 表面上会使其破坏，引起固体物质分散、破 碎效应等。
三、超声波
超声波特性： 3、超声波在介质中传播遇到不同介质的界 面会发生反射和折射现象。
能量反射的大小，决定于两种介质的波阻抗 （密度乘波速），介质的波阻抗相差越大，超声波 通过界面时能量的反射率越高。当超声波从液体或 固体传入到空气、或者是相反的过程，反射率都接 近100%。为了改善超声波在相邻介质中的传递条 件，往往在声学部件的连接处加入全损耗系统用油、 凡士林油为传递介质，以消除空气所引起的衰减， 如医学上的B超。
2） 振幅扩大棒
指数形：扩大比中等(10~20倍)，使用中 振幅比较稳定，但不易于制造；
阶梯形：扩大比较 大(>20倍)，也易于 制造；但振幅易减 小，性能不稳定， 而且在粗细过度的 地方容易产生应力 集中而导致疲劳断 裂，为此须加工过 渡圆弧。 锥形：振幅扩大比较小 (5~10倍)，但易于制造；
三、超声波
超声波特性：
4、超声波在一定条件下，会产生波的干涉 和共振现象。 为了使弹性杆处于最大振幅共振状态，应 将弹性杆设计成半波长的整数倍；而固定弹 性杆的支持点，应该选在振动过程中的波节 处，这一点不振动。
7.1 超声波加工原理
超声加工：是利用工具端面作超声振动，通过磨粒悬浮液加 工脆硬材料的一种成型方法。
vmax=251.3 mm/s
a=3233g
1、工具 2、工件 3、磨料悬浮液 4、5 变幅杆
6、换能器
7、超声波发生器
7.1 超声波加工原理
虽然每次打击下来的材料很少，但由于每秒打击的次数 多达16000次以上，所以仍有一定的加工速度。 同时，工作液受工具端面超声振动作用而产生的高频、 交变的液压冲击波和“空化”作用，促使工作液钻入被加工 材料的微裂缝处，加剧机械破坏作用。 重要概念：空化作用 由此可见，超声加工是磨粒在超声振动作用下的机械碰 撞和抛磨作用以及超声空化作用的综合结果，其中磨粒撞击 作用是主要的。
1. 简述超声波的特性
1. 简述超声波的特性
超声波是一种由高频声波组成的电磁波。
它的频率在20kHz以上，可以超出人类听觉范围。
超声波具有许多特殊的特性，如高速传播、高能量转换效率、高穿透能力、高分辨率等。
首先，超声波具有高速传播特性。
它的传播速度取决于介质的密度和弹性模量，一般在1,500m/s到1,700m/s之间。
这使得超声波在探测和测量应用中具有很大的优势。
其次，超声波具有高能量转换效率的特性。
超声波能够将电能转换为声能，并在传播过程中不断转换为其他形式的能量。
这使得超声波在高能量密度的激励下能够产生高能量输出。
第三，超声波具有高穿透能力的特性。
超声波的穿透能力取决于波的频率和介质的密度。
在低密度介质中，超声波的穿透能力较强；而在高密度介质中，超声波的穿透能力较弱。
这使得超声波在探测和成像应用中具有很大的优势。
最后，超声波具有高分辨率的特性。
超声波的分辨率取决于波的频率和波的振幅。
超声波的频率越高，它的分辨率就越高。
同时，超声波的振幅越大，它的分辨率也就越高。
这使得超声波在成像应用中能够提供清晰的图像。
总之，超声波具有高速传播、高能量转换效率、高穿透能力和高分辨率等特性，这使得它在许多应用领域中具有广泛的应用前景。
超声波在医学成像、工业探测、测量和检测等领域都有广泛的应用。
超声波特性
1.声速：超声波在不同介质中传输速度是不同的。
气体350m/s左右，液体中1500m/s左右；固体中5000m/s左右。
2.声衰减在空气中，超声波除了因扩散引起衰减外，由于空气中的粘滞性、热传导以及分子的吸收也会引起衰减。
在20℃时的空气中，衰减系数在20℃时的水中，衰减系数如换算成位移衰减到I/e的距离x（1/ɑ）,则空气中x（m）=则水中x（m）=从表中可以看出：空气可水相比，其声衰减随频率的增大而急剧增加，即空气（各种气体均如此）不利于高频声传播，衰减很快，如500KHZ以上。
所以液体中超声一般选择1-5MHz，而气体中超声一般选择50-300KHz。
当然选择频率时还应考虑超声换能器之间的距离（声程）以及测量精度等要求。
3.特性阻抗与声反射、声折射、声散射特性阻抗由介质的密度和声速之积确定。
气体、液体和固体的特性阻抗之比约为1:3000:80000，差异很大。
超声从一种介质进入另一种介质的能力取决于特性阻抗。
流体中只存在纵波，纵波从流体向固体倾斜射入，在固体中除纵波外，还存在横波。
高频率的声波，如2MHZ，在照射到含有气泡和固体颗粒时液体时，会产生声散射。
4.超声换能器的指向性式中：--------指向性半角；--------波长；--------圆型辐射面直径气体介质中换能器的角一般取3-7度；液体介质中换能器的角一般取2-10度；可以上换能器的指向性均要求尖锐，以使能量较为集中。
5.温度特性在水中中，超声传播速度随温度升高而增大，但在90℃之后又开始减小。
1. 压电陶瓷片PZT用于测量液体流量的超声换能器，工作频率在0.5-5MHz.PZT压电片（圆形、半圆形、方形、矩形）是常用的形式，它的频率由下公式确定式中：-----------频率常数，PZT均为2200；-----------厚度（应远小于横向尺寸）。
1MHz的PZT圆片，直径10-12mm，厚度约2mm；1.5MHz的的PZT圆片，直径15mm左右，厚度约1.3mm；2. 换能器的基本结构压电圆片换能器一般结构有一下三种：液体换能器中，若在前后端设置匹配层，可有效提高电声转换效率和扩展频带宽度。
超声波的特性(精)
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1 超声波的特性
声波是物体的机械振动产生的，振动的频率超过20000次/s 称为超声波，简称超声。
超声波在机体内传播的物理特性是超声影像诊断的基础，其中主要有：
一、超声的定向性
又称方向性或束性。
当探头的声源晶片振动发生超声时，形成了一股声束，以一定的方向传播。
诊断方面利用这一特性做器官的定向探查，以发现体内脏器或组织的位置和形态上的变化。
二、超声的反射性
超声在介质中传播，若遇到声阻抗不同的界面时一部分声能引起反射，所余的声能继续传播。
如介质中有多个不同的声阻界面，则可顺序产生多次的回声反射。
超声界面的大小要大于超声的半波长，才能产生反射。
若界面小于半波长，则无反射而产生绕射。
超声垂直入射界面时，反射的回声可被接收返回探头而在示波屏显示。
入射超声与界面成角而不垂直时，入射角与反射角相等，探头接收不到反射的回声。
三、超声的吸收和衰减性
超声在介质中传播时，由于与介质中的摩擦产生粘滞性和热传播而吸收，又由于声速本身的扩散、反射、散射、折射与传播距离的增加而衰减。
吸收和衰减除与介质的不同有关外，亦与超声的频率有关。
但频率又与超声的穿透力有关，频率愈高，衰减愈大，穿透力愈弱。
超声诊断主要是利用这种界面反射的物理特性。
超声波特性
2．1 超声波的定义波是由某一点开始的扰动所引起的，并按预定的方式传播或传输到其他点上。
声波是一种弹性机械波。
人们所感觉到的声音是机械波传到人耳引起耳膜振动的反应，能引起人们听觉的机械波频率在20Hz~20KHz，超声波是频率大于20KHz的机械波。
在超声波测距系统中，用脉冲激励超声波探头的压电晶片，使其产生机械振动，这种振动在与其接触的介质中传播，便形成了超声波。
2．2超声波的物理特性当声波从一种介质传播到另一种介质时，在两介质的分界面上，一部分能量反射回原介质，称为反射波；另一部分能量透射过分界面，在另一个介质内部继续传播，称为折射波，如图2．1所示，图中L为入射波，S₁为反射横波，L₁为反射纵波，L₂为折射纵波，S₂为折射横波。
S₂图2．1超声波的反射、折射及其波形转换这些物理现象均遵守反射定律、折射定律。
除了有纵波的反射波折射波以外，还有横波的反射和折射。
因为声波是借助于传播介质中的质点运动而传播的，其传播方向与其振动方向一致，所以空气中的声波属于纵向振动的弹性机械波。
在理想介质中，超声波的波动方程描述方法与电磁波是类似的。
描述简谐声波向X 正方向传播的质点位移运动可表示为：()cos()A A x t kx ω=+ （）0()ax A x A e -= （）式中，()A x 为振幅即质点的位移，0A 为常数，ω为角频率，t 为时间，x 为传播距离，2/k πλ=为波数，λ为波长，α为衰减系数。
衰减系数与声波所在介质和频率关系：2af α= （）式(2．3)中，a 为介质常数，f 为振动频率。
2．2．1超声波的衰减从理论上讲，超声波衰减主要有三个方面：(1) 由声速扩展引起的衰减在声波的传播过程中，随着传播距离的增大，非平面声波的声速不断扩展增大，因此单位面积上的声压随距离的增大而减弱，这种衰减称为扩散衰减。
(2) 由散射引起的衰减由于实际材料不可能是绝对均匀的，例如材料中外来杂质金属中的第二相析出、晶粒的任意取向等均会导致整个材料声特性阻抗不均，从而引起声的散射。
超声波的定义及特性ppt课件
反射波 i r t 0
入射波
界面
透射波
aPr
Z2 Z2
Z1 Z1
aPt
2Z2 Z2 Z1
其中： Z2 2c2
2
aI r
Z2 Z2
Z1 Z1
aIt
4Z 2 Z1 Z2 Z1 2
，Z1 1c1
37
显然有：① aPt aPr 1
② aIt aIr 1
③ aIr aPr 2
即声强与该点声压、振速或振动位移的最大值有关。
③ 声强的单位 瓦/厘米2
1瓦＝1焦耳/秒
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4.声压级和声强级 （1）声强级LI
LI = 10lg(I/I0) 分贝(dB) 称LI为：I相对于I0的声强级，I0为I的参考值。 （2）声压级LP
由I＝P2/ρc , I0＝P02/ρc可得： LI = 10lg(I/I0) = 10lg(P2/P02) = 20lg(P/P0) 定义： LP = 20lg(P/P0) 分贝(dB) 称LP为：P相对于P0的声压级，P0为P的参考值。
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三、按发射超声的类型分类
１．脉冲波 采用机种：A型、M型、B型超声诊断仪， 脉冲波多普勒血流仪。
２．连续波 采用机种：连续波多普勒血流仪。
四、按声波的频率分类（如前述）
１. 次声波 ２．可听声波 ３．超声波
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第四节 波动方程与波参数
一、波动方程
假定：平面声波，沿x方向传播
1. 基本方程
声学：Z＝P/v， 电学：R＝U/I， 类比：Z－R，P－U，V－I
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超声成像只能用于那些有液体和软组织的、 且声波传播通路上没有气体或骨骼阻挡的那些 区域。
在液体和软组织中，声速和声阻抗变化不 大，使得声反射量适中，既保证了界面回波的 显像观察，亦保证了声波可穿透足够的深度。 此外，接收回波的时延与目标深度成近似的正 比关系，这是B超诊断图像成功应用必要的物 理基础。
超声波有何特点
超声波有何特点
超声波是一种频率高于人类听觉范围（20千赫兹）的机械波。
它具有以下特点：
1. 频率高：超声波的频率通常在20千赫兹以上，可以达到数百兆赫兹。
由于频率高，超声波在传播过程中能够产生更小的波长，具有更强的穿透力和更精确的定位能力。
2. 穿透力强：超声波在介质中传播时，能够穿透许多物质，包括液体、固体和气体。
由于其频率高和波长短，超声波能够穿透人体组织和材料，并在其中产生反射、折射和散射现象，从而用于成像、检测和测量等应用。
3. 反射性强：超声波在不同介质之间传播时，会产生反射现象。
利用超声波的反射特性，可以对介质中的缺陷、界面和结构进行非破坏性检测和成像，广泛应用于医学、工业、生物学等领域。
4. 频散性：由于超声波在介质中传播时，频率较高，不同频率的超声波在介质中传播速度可能不同，导致波包的频散现象。
频散性使得超声波在长距离传播过程中波包可能发生变形，需要进行补偿或校正。
5. 成像分辨率高：超声波成像技术可以实现非常高的空间分辨率，能够清晰地显示被检测物体的内部结构、形态和位置，对于医学诊断、材料检测等领域具有重要应用价值。
6. 无辐射危害：超声波是一种机械波，与X射线和γ射线相比，超声波没有电离辐射，不会对生物组织产生辐射危害，因此被广泛应用于医学诊断中。
超声波的特性
超声波的特性
超声波是一种人耳无法听到的、频率一般超过20kHz的声音。
超声波的基本特性如下所述：
1.波长与辐射
波的传播速度是用频率乘以波长来表示。
电磁波的传播速度是3×108m/s，而声波在空气中的传播速度很慢，约为344 m/s (20℃时)。
在这种比较低的传播速度下，波长很短，这就意味着可以获得较高的距离和方向分辨率。
正是由于这种较高的分辨率特性，才使我们有可能在进行测量时获得很高的精确度。
超声波设备的外表面尺寸易于获得精确的辐射。
2.反射
要探测某个物体是否存在，超声波就能够在该物体上得到反射。
由于金属、木材、混凝土、玻璃、橡胶和纸等可以反射近乎100％的超声波，因此我们可以很容易地发现这些物体。
由于布、棉花、绒毛等可以吸收超声波，因此很难利用超声波探测到它们。
同时，由于不规则反射，通常可能很难探测到表面振动幅度很大的物体。
3.温度效应
声波传播的速度“c”可以用下列公式表示。
c=331.5+0.607t (m/s) 式中，t=温度(℃)
也就是说，声音传播速度随周围温度的变化而有所不同。
因此，要精确的测量与某个物体之间的距离时，始终检查周围温度是十分必要的。
4.衰减
传播到空气中的超声波强度随距离的变化成比例地减弱，这是因为衍射现象所导致的在球形表面上的扩散损失，也是因为介质吸收能量产生的吸收损失。
如图1所示，超声波的频率越高，衰减率就越高，波的传播距离也就越短。
超声波特性
超声波的四个特性及应用特性超声波顾名思义，超过常规声波的声波。
声波是指人耳能感受到的一种纵波，其频率范围为16Hz-20KHz。
当声波的频率低于16Hz时就叫做次声波，高于20KHz则称为超声波声波。
超声波特性有四个方面：1）超声波可在气体、液体、固体、固熔体等介质中有效传播。
2）超声波可传递很强的能量。
3）超声波会产生反射、干涉、叠加和共振现象。
4）超声波在液体介质中传播时，可在界面上产生强烈的冲击和空化现象。
1.束射特性由于超声波的波长短，超声波射线能够和光线一样，可以反射、折射，也能聚焦，而且．恪守几何光学上的定律。
即超声波射线从一种物质外表反射时，入射角等于反射角，当射线透过一种物质进入另一种密度不同的物质时就会产生折射，也就是要改动它的传插方向，两种物质的密度差异愈大，则折射也愈大。
2.吸收特性声波在各种物质中传播时，随着传播间隔的增加，强度会渐进削弱，这是由于物质要吸收掉它的能量。
关于同一物质，声波的频率越高，吸收越强。
关于一个频率一定的声波，在气体中传播时吸收最历害，在液体中传播时吸收比拟弱，在固体中传播时吸收最小。
3.超声波的能量传送特性超声波所以往各个工业部门中有普遍的应用，主要之点还在于比声波具有强大得多的功率。
为什么有强大的功率呢?由于当声波抵达某一物资中时，由于声波的作用使物质中的分子也跟着振动，振动的频率和声波频率―样，分子振动的频率决议了分子振动的速度。
频率愈高速度愈大。
物资分子由于振动所取得的能量除了与分子的质量有关外，是由分子的振动速度的平方决议的,所以假如声波的频率愈高，也就是物质分子愈能得到更高的能量、超声波的频率比声波能够高很多，所以它能够使物资分子取得很大的能量；换句话说，超声波自身能够供应物质足够大的功率。
4.超声波的声压特性当声波通入某物体时,由于声波振动使物质分子产生紧缩和稠密的作用，将使物质所受的压力产生变化。
由于声波振动惹起附加压力现象叫声压作用。
简述超声波的特点
简述超声波的特点超声波是指频率高于20000赫兹，人耳听不到的声波。
又称“超声波”。
人们用于医学诊断的超声波频率为2兆赫以上，人们用的较多的是3至4兆赫，其特点是可以聚焦成很小的点，利用这个特点，可以作精细的超声探伤、测距、测速，超声波也用于超声清洗、焊接、乳化、脱毛、去除加工件表面的锈蚀、灰尘、涂层等。
在军事、医学等方面超声波也有着很广泛的应用。
超声波安全防护系统就是利用超声波的特性制作而成。
超声波是一种声波，它具有许多独特的特点。
当声波遇到物体时，它就要发生反射和透射。
传播速度比光还快。
声音在不同介质中的传播速度是不同的。
当声波通过固体介质时，传播方向一般都要发生变化。
例如：平行于传播方向的叫纵波；平行于振动方向的叫横波；垂直于振动方向的叫表面波。
声音的波长比较短。
但人耳可以听到的声波范围很宽，从10－ 20米以外的低频率，到20－ 20000赫兹的高频率。
这些频率的声波对人体的内部器官来说都是高频率的声波。
但是，目前最常见的声波频率约为300－ 1000赫兹。
而人耳能听到的声波频率为20－ 20000赫兹，即从20赫兹到20千赫兹的声波。
人们把20－ 20000赫兹的声波叫做“可听声”。
超声波是声音的一种，因此，超声波也是一种机械波。
在真空里，声波的速度等于光速，这就是说：一个1千克重的人发出来的声波，能在空气中传播1000米。
超声波由于它具有方向性好、穿透能力强的特点，在工业、国防、医学等方面有广泛的用途。
例如：工业中用的超声波清洗机、超声波焊接机、超声波金属焊接机、超声波抛光机、超声波去毛刺机等等。
原理：利用超声波在清洗液中传播速度慢、在气体中传播速度快的特点，使清洗液中的超声波能有效地穿过缝隙、小孔、狭缝、凹槽等障碍，对清洗对象进行全方位的清洗。
超声波清洗器是根据这个原理制成的。
利用它可以把缝隙、孔穴内的沉积物搅拌成摩擦损伤，从而达到清洗的目的。
在工业中，利用超声波来清洗零件的例子俯拾皆是，如清洗精密机械的零件、清洗钟表机芯等。
超声波物理特性(精)
超声波物理特性1、方向性超声波与一般声波不同，由于频率极高，波长很短，远远小于换能器（探头压电晶体片）的直径，故在传播时发射的超声波集中于一个方向，类似平面波，声场分布呈狭窄的圆柱状，声场宽度与换能器压电晶体片之大小相接近，因有明显的方向性，故称为超声束。
2、反射、散射、透射、折射和绕射超声在密度均匀的介质中传播，不产生反射和散射射。
在传播中，经过两种不同介质的界面时，一部分能量由界面处返回第一介质，此即反射，其方向与声束和界面间的夹角有关，反射角和入射角相等，如二者垂直，即沿原入射声束的途径返回；另一部分能量能穿过界面，进入第二介质，此即透射。
两介质声阻相差愈小，财界面处反射愈少，透射入第二介质愈多，甚至可以没有反射，只有透射，如超声波在均匀介质水中的传播就是如此。
超声诊断常用这一特性来鉴别病变的囊性、实质性及结构是否均匀。
反之，两种不同介质的声阻相差愈大，则界面处反射愈强，透射入第二介质愈少，甚至难以透过，超声波的这一特性限制了超声在肺和骨的应用。
超声在传播时，遇到与超声波波长近似或小于波长（小界面）的介质时，产生散射与绕射。
散射为小介质向四周发散超声，又成为新的声源。
绕射是超声波绕过障碍物的边缘，继续向前传播。
散射回声强度与超声波入射角无关。
穿过大界面的透射波如果发生声束前进方向的改变，称为折射。
折射是由于两种介质声速不同引起的。
超声检查时，通过人体内各组织器官的界面反射和散射回声，不仅能显示器官的轮廓及毗邻关系，而且能显示其细微结构及运动状态，故界面的反射和散射回声是超声成像的基础。
3．吸收与衰减当声波在弹性介质中传播时，由于“内摩擦”或所谓“黏滞性”而使声能逐渐减小，声波的振幅逐渐减低，介质对声能的此种作用即为吸收，而声波由强变弱的过程即为衰减。
吸收与衰减的多少和超声波的频率、介质的黏滞性、导热性、温度及传播的距离等因素有密切关系。
超声波在介质中传播时，入射声能随传播距离的增加而减少的现象称超声衰减，其原因有反射、散射、声束的扩散及吸收。
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 。
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超声波的特性
束射特性
由于超声波的波长短，超声波射线可以和光线一样，能够反射、折射，也能聚焦，而且．遵守几何光学上的定律。
即超声波
射线从一种物质表面反射时，入射角等于反射角，当射线透过一种物质进入另一种密度不同的物质时就会产生折射，也就是要
改变它的传插方向，两种物质的密度差别愈大，则折射也愈大。
吸收特性
声波在各种物质中传播时，随着传播距离的增加，强度会渐进减弱，这是因为物质要吸收掉它的能量。
对于同一物质，声波的频率越高，吸收越强。
对于一个频率一定的声波，在气体中传播时吸收最历害，在液体中传播时吸收比较弱，在固体中传播时吸收最小。
超声波的能量传递特性
超声波所以往各个工业部门中有广泛的应用，主要之点 还在于比声波具有强大得多的功率。
为什么有强大的功率
呢?因为当声波到达某一物资中时，由于声波的作用使物质中的分子也跟着振动，振动的频率和声波频率—样，分子振动的
频率决定了分子振动的速度。
频率愈高速度愈大。
物资分子由于振动所获得的能量除了与分子的质量有关外，是由分子
的振动速度的平方决定的,所以如果声波的频率愈高，也就是物质分子愈能得到更高的能量、超声波的频率比声波可以高
很多，所以它可以使物资分子获得很大的能量；换句话说，超声波本身可以供给物质足够大的功率。
超声波的声压特性
当声波通入某物体时,由于声波振动使物质分子产生压缩和稀疏的作用，将使物质所受的压力产生变化。
由于声波振动引起
附加压力现象叫声压作用。
由于超声波所具有的能量很大，就有可能使物质分子产生显诸的声压作用、例如当水中通过一般强度的超声波时，产生的附
加压力可以达到好几个大气压力。
液体中存起着如此巨大的声压作用，就 会引起值得注意的现象。
当超声波振动使液体分子
压缩时，好象分子受到来直四面八方的压力；当超声波振动使液体分子稀疏时，好象受到向外散开的拉力，对于液体，它们
比较受得住附加压力的作用，所以在受到压缩力的时候；不大会产生反常情形。
但是在拉力的作用下，液体就会支持不了,在
拉力集中的 地方，液体就会断裂开来，这种断裂作用特别容易发生在液体中存在杂质或气
泡的地方，因为这些地方液体的强
度特别 低，也就特别经受不起几倍于大气压力的拉力作用。
由于发生断裂的结果，液体中会产生许多气泡状的小空腔，这种空泡
存在的时间很短，一瞬时就会闭合起来。
空腔闭合的时候会 产生很大的瞬时压力，一般可以达到几千甚至几万个大气压
力。
液体在这种强大的瞬时压力作用下，温度会骤然增高。
断裂作用所引起的互大瞬时压力，可以使浮悬在液体中 的固体表
面受到急剧破坏。
我们常称之为空化现象。
超声波的应用具有以下的特点：
1. 超声波具有较好的指向性——频率越高，指向性越强。
这在诸如探伤和水下声通讯等应用场合是主要的考虑因素。
2. 频率高时，相应地波长将变短，因而波长可与传播超声波的试样材料的尺寸相比拟，甚至波长可远小于试样材料
的尺寸．这在厚度尺寸很小的测量应用中以及在高分辨率的探伤应用中是非常重要的。
3. 超声波用起来很安静，人们听不到它。
这一点在高强度工作场合尤为重要。
这些高强度的工作用可闻频率的声波
来完成时往往更有效，然而遗憾的是，可闻声波工作时所产生的噪声令人难以忍受，有时甚至是对人体有害的。
作者：小型超声波清洗机@深圳劲泰超声波设备 修订1.1 2011－11－22
劲泰——超声波清洗机领导品牌！
文章转自：/equipment/131.html
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