大学物理声波 超声波ppt课件
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超声波的定义及特性ppt课件
v P t x
P v B t x
①
连续方程：
②
其中：P－声压，v－质点振动速度 ρ－介质密度， t－时间，B －体积弹性系数
2. 波动方程 联立以上①、②式，可得波动方程如下：
2 2 p 1 p 2 2 0 2 x c t
2 2 v 1 v 2 2 0 2 x c t
医学超声中常用：mm/S 医学超声中常用：mm 医学超声中常用：MHz
（6）频率、波长对超声成像的影响
波长：决定了成像的极限分辨率 频率：决定了成像的组织深度
3.声压和声强 (1)声压 P ① 定义
单位面积上介质受到的声波压力称声压，用P表示。 是由声波引起的介质中压强，是介质静压强的一个增量。 随着声波在介质中的传播，该压强随时间和位置而变化。 ② 平面波声压瞬时值 P＝ρ cv 式中：ρ —介质密度，c—声速，v—质点振动速度
1 MHz－10 MHz 相应的波长： 1.5mm－0.15mm
三、超声波（最突出）的特性
1. 方向性好——用于探测、诊断。 2. 能量大 ——用于清洗、灭菌、手术。
第二节
超声波的产生
超声波产生的基本条件：① 振源；② 介质。
一、单自由度振动系统的数学描述
1. 位移： ξ ＝ Acos(ω 0t-φ ) 式中：A ——振幅，即最大位移 ω 0 ＝2π f0 ——角频率 f0 ——固有频率 φ ——初相角 2. 速度： v＝dξ /dt＝－Aω 0 sin(ω 0t-φ ) ＝－Vm sin(ω 0t-φ ) 式中：Vm ＝Aω 0 ——最大速度 3. 加速度：a＝dv/dt＝－Aω 02 cos(ω 0t-φ ) ＝－B cos(ω 0t-φ ) 式中：B ＝Aω 02 —— 最大加速度 单个质点无阻尼振动：动能、势能转换，能量守恒。
超声物理基础及图像基础.pptx
40-100MHz 用于生物显微镜成像，对眼活组织表面 下的显微诊断。
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（四）超声波的三个基本物理量
1、超声波的振态
超声波的振态在固体中有纵波 、横波 和表面波三种，而在液体和气
体中只有纵波振态，在超声诊断中应用的是超声纵波。
2、超声波的三个基本物理量
超声波有三个基本物理量，即波长（wave length,λ）,频率（f）和
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2、波长与介质的关系
（1）同一介质 不同频率的超声波，在同一介质内传播时其波长与频率成反比。 1MHz 的 超 声 波 在 人 体 软 组 织 中 传 播 时 ， 其 波 长 为 1.5mm 。 3MHz 的 超 声 波 在 人 体 软 组 织 中 传 播 时 ， 其 波 长 为 0.5mm 。 5MHz 的 超 声 波 在 人 体 软 组 织 中 传 播 时 ， 其 波 长 为 0.3mm ，
标志反向散射的数量和定量参数称为反向散射系数μb，定义为：
μb = 从组织中反向散射的能量
4）
(参考能量) (立体角) (距离)
（1-1-
式中：参考能量等于脉冲的总能量。
所以超声成像的回声来源是：超声波的背向散射及镜面反射。
3．红细胞散射 在研究红细胞运动规律时，反向散射（Back
scattering）是极有用的超声信息。
（a）传播声波的媒质（介 质）的分子 (b) 波长为λ的平面连续 压缩波的压力分布
图1-1-2质点振动传播声波
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(五) 声速、波长与介质的关系
1、声速与介质的关系
（1）.同一介质 不同频率的探头在同一介质中传播时声速基本相同。所以 用不同频率的探头检查肝脏时，声速基本相同。
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（四）超声波的三个基本物理量
1、超声波的振态
超声波的振态在固体中有纵波 、横波 和表面波三种，而在液体和气
体中只有纵波振态，在超声诊断中应用的是超声纵波。
2、超声波的三个基本物理量
超声波有三个基本物理量，即波长（wave length,λ）,频率（f）和
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2、波长与介质的关系
（1）同一介质 不同频率的超声波，在同一介质内传播时其波长与频率成反比。 1MHz 的 超 声 波 在 人 体 软 组 织 中 传 播 时 ， 其 波 长 为 1.5mm 。 3MHz 的 超 声 波 在 人 体 软 组 织 中 传 播 时 ， 其 波 长 为 0.5mm 。 5MHz 的 超 声 波 在 人 体 软 组 织 中 传 播 时 ， 其 波 长 为 0.3mm ，
标志反向散射的数量和定量参数称为反向散射系数μb，定义为：
μb = 从组织中反向散射的能量
4）
(参考能量) (立体角) (距离)
（1-1-
式中：参考能量等于脉冲的总能量。
所以超声成像的回声来源是：超声波的背向散射及镜面反射。
3．红细胞散射 在研究红细胞运动规律时，反向散射（Back
scattering）是极有用的超声信息。
（a）传播声波的媒质（介 质）的分子 (b) 波长为λ的平面连续 压缩波的压力分布
图1-1-2质点振动传播声波
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(五) 声速、波长与介质的关系
1、声速与介质的关系
（1）.同一介质 不同频率的探头在同一介质中传播时声速基本相同。所以 用不同频率的探头检查肝脏时，声速基本相同。
超声检测物理基础第二章PPT课件
按波形分类
按检测方式分类
分为脉冲回声法、衍射时差法、共振 法等，不同的检测方式适用于不同的 检测对象和要求。
分为纵波、横波、表面波等，不同波 形适用于不同的检测目的和介质类型。
超声检测的应用领域
无损检测
对材料和部件进行非破坏性检测，如金属、 复合材料、陶瓷等。
工业检测
在工业生产过程中对产品进行检测，如焊接 质量、材料厚度等。
控制器
控制发射器和接收器的操作， 包括频率、脉冲宽度、增益等 参数的调节。
电源
为整个设备提供电能。
超声检测仪器的分类
按频率分类
可分为低频、中频和高频超声检测仪器。低频仪器主要用于材料厚度和材料内部缺陷的检测，高频仪器主要用于表面 和微观缺陷的检测。
按用途分类
可分为医用、工业用和科研用超声检测仪器。医用仪器主要用于人体内部器官和病变的检测，工业用仪器主要用于各 种材料的无损检测，科研用仪器主要用于科学研究和教学。
超声波的衰减特性
散射衰减
由于介质中存在不均匀分布的小颗粒或气泡等障碍物，超声波在传播过程中会发生散射现 象，导致能量衰减。散射衰减与声波频率的平方成正比。
吸收衰减
超声波在介质中传播时，会与介质发生相互作用，导致能量逐渐减少。吸收衰减与声波频 率和介质性质有关，随着频率的增加而增加。
其他衰减
除了散射衰减和吸收衰减外，超声波在传播过程中还可能受到其他因素的影响，如声波之 间的干涉、衍射等，这些因素也可能导致能量衰减。
利用高频超声波对物体进行微观层面的检测，可观察到物体内部的 细微结构。
05 超声检测标准与规范
国内外超声检测标准概述
国内超声检测标准
我国已经建立了一套完整的超声检测 标准体系，包括通用基础标准、方法 标准和产品标准等，为超声检测技术 的发展和应用提供了指导和规范。
超声波PPT课件
对神经系统的影响 对循环系统的作用 对骨骼的作用 对肌肉及结缔组织的作用 对皮肤的作用
对眼的作用 对泌尿系统的作用 对生殖系统的作用 对消化系统的作用
在高频电压作用下，声头内压电晶体的厚薄发生规律 性的变化，引起机械振动，产生超声波 常用频率有0.8MHz、1MHz、3.2MHz 声头直径有1cm、2cm、5cm等多种
超声波的产生
压电效应 逆压电效应
超声波的传播
超声波的传播必须依靠介质，可在固体、气体、液体 中传播，但不能在真空中传播 超声波在介质中传播时，产生一种疏密交替的波形 声波的传播速度与介质的特性有关，与声波的频率无 关 超声波的传播距离与其频率和介质有关。频率愈高传 播距离愈近，频率愈低则传播愈远 散射与束射，反射、折射与聚焦的特性
动，一般为2cm/s～3cm/s 治疗剂量：常用0.5 W/cm2～2.0W/cm2的小 剂量和中等剂量，头部可选用脉冲超声，输 出强度由0.75 W/cm2～1 W/cm2逐渐增至1.5 W/ cm2；眼部治疗用脉冲超声，输出强度0.5 W/cm2～0.75W/cm2
移动法
每次治疗时间5min～10min，大面积移动时
可适当延长至10min～20min 疗程：一般治疗6～10次为一疗程，慢性病 10～15次，每日或隔日一次，疗程间隔1 周～2周。如需治疗3～4疗程者，则第2疗程 以后间隔时间应适当延长
治疗技术：设备
声头、耦合剂
治疗方法：移动法超声波.mp4
操作方法：
①涂耦合剂，声头轻压治疗部位。 ②接通电源、调节剂量，声头移动， 速度2cm/s～3cm/s。
超声波是指频率在20kHz（千赫兹）以上，不能引 起正常人听觉反应的机械振动波 超声波疗法（ultrasound therapy）是应用超声波作 用于人体以达到治疗疾病目的的一种物理治疗方法 研究超声波对机体组织的作用机制、应用方法、使用 强度、操作技术、适应证、禁忌证等方面的科学，构 成超声治疗学
《超声波》课件
超声波的缺点
超声波传播距离受限，且受 介质影响较大，限制了一些 应用领域。
未来的发展前景
随着新技术的发展和应用的 拓展，超声波技术将在更多 领域展现其巨大潜力。
随着传感器技术的不断进步，超声波传感器将更加精确和灵敏。
2 人工智能技术的应用
将人工智能技术与超声波技术结合，能够实现更智能化的应用。
3 与其他技术的结合
超声波技术将与其他技术如机器视觉和激光技术等结合，推动新的发展。
总结
超声波的优点
超声波具有无辐射、无损伤、 可穿透等优点，适用于多种 应用场景。
超声波的应用
1
医疗领域
超声波常用于诊断和治疗，如超声波成像和超声波手术。
2
工业检测
超声波技术可用于材料和结构的无损检测，如超声于人体检测和周界保护，如超声波安防系统。
4
环境测量
超声波测距仪可用于测量距离，如智能车辆的避障系统。
超声波技术的发展趋势
1 传感器技术的发展
《超声波》PPT课件
欢迎来到今天的课程！在本次课程中，我们将学习有关超声波的知识，探索 超声波的定义、特点以及广泛应用的领域。
什么是超声波？
定义
超声波是一种高频声波，频率高于人类听力范围的声波。
特点
超声波具有穿透力强、反射率高、可传播在不同介质中等特点。
应用领域
超声波在医疗、工业检测、安防监控和环境测量等领域有广泛的应用。
超声波的产生
1 原理
超声波通过由能量转化而来的短脉冲电流激 励压电晶体来产生。
2 超声波发生器
超声波发生器将电能转化为声能，并通过传 感器转换为超声波。
超声波的传播
空气中的传播
超声波在空气中通过分子振动 的方式传播。
超声波PPT课件
以常规烈煮法对照，超声波提取10分钟比煎煮法提取3小时的提出率 还高，提出的有效成份结构没有改变.
4.5超声波提取技术在提取有机酸类成份中 的应用
有机酸广泛存在于植物各部位，使用超声波提取技术可以得到较 好的效果。如用当归制备当归浸膏时，同传统制备方法相比较，使 用超声制备不仅提高了制备效率，还提高了总固体含量，有效成份 阿魏酸的含量也得到了提高。
从穿山龙根茎中提取薯蓣皂甙
以70%乙醇浸泡48小时作对照，超声波提取30分钟，提出率是乙醇浸泡 的12倍，并且可大大节约药材（23%以上）。
从肉苁蓉提取肉苁蓉甙
甲醇提取时，超声波提取30分钟与常规浸提24小时和80℃回流5小时肉 苁蓉提取率相当
4.2超声波提取技术在提取生物碱中的应用
常规法提取生物碱一般采用水溶液或碱性水溶液浸泡、煎煮，但是
许多研究发现适宜的低强度超声波会使植物细胞产生胞内微声流,提 高细胞膜和细胞壁穿透性,从而提高细胞的代谢功能、酶的生物活性,加 速酶的催化反应,但不会破坏细胞的完整结构;而高强度的超声波能破碎 细胞或使酶失活பைடு நூலகம்。
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End
（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。
4.5超声波提取技术在提取有机酸类成份中 的应用
有机酸广泛存在于植物各部位，使用超声波提取技术可以得到较 好的效果。如用当归制备当归浸膏时，同传统制备方法相比较，使 用超声制备不仅提高了制备效率，还提高了总固体含量，有效成份 阿魏酸的含量也得到了提高。
从穿山龙根茎中提取薯蓣皂甙
以70%乙醇浸泡48小时作对照，超声波提取30分钟，提出率是乙醇浸泡 的12倍，并且可大大节约药材（23%以上）。
从肉苁蓉提取肉苁蓉甙
甲醇提取时，超声波提取30分钟与常规浸提24小时和80℃回流5小时肉 苁蓉提取率相当
4.2超声波提取技术在提取生物碱中的应用
常规法提取生物碱一般采用水溶液或碱性水溶液浸泡、煎煮，但是
许多研究发现适宜的低强度超声波会使植物细胞产生胞内微声流,提 高细胞膜和细胞壁穿透性,从而提高细胞的代谢功能、酶的生物活性,加 速酶的催化反应,但不会破坏细胞的完整结构;而高强度的超声波能破碎 细胞或使酶失活பைடு நூலகம்。
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End
（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。
《超声波》课件
折射
当超声波从一种介质传播到另 一种介质时，会发生折射现象 ，改变传播方向。
反射和散射
当超声波遇到不同介质或障碍 物时，会发生反射和散射现象 ，导致声能分散或反射回原介
质。
PART 03
超声波的检测技术
超声波检测原理
超声波检测基于声波在物体中的传播特 性，通过接收和测量反射或透射的声波
信号，推断出物体的状态和性质。
检查和诊断。
清洗和加工
利用超声波的振动和空 化作用，对物体表面进 行清洗、刻蚀、破碎等
加工处理。
声学测量
利用超声波的传播特性 ，进行流速、流量、液
位等参数的测量。
PART 02
超声波的产生与传播
超声波的产生
超声波是由物体的振动产生的，当物体以超过20000赫兹的频率振动时，产生的声 波即为超声波。
穿透能力和衰减
随着频率的增加，超声波 的穿透能力和衰减程度逐 渐增大。
传播速度
在固体、液体和气体中， 超声波的传播速度与介质 的性质有关。
超声波的应用领域
无损检测
利用超声波的反射、透 射和散射等特性，对材 料进行缺陷检测、厚度
测量等。
医学诊断
通过高频超声成像技术 ，对人体内部结构进行 无创、无痛、无辐射的
超声波的应用实例
列举了超声波在医学、工业 、军事等领域的应用实例， 并对其原理和效果进行了说 明。
超声波的局限性
指出了超声波在实际应用中 存在的局限性，如穿透深度 、分辨率和安全性等问题， 并提出了相应的解决措施。
展望
超声波技术的发展趋势
展望了未来超声波技术的发展方向，如高分辨率、高穿透深度和高安 全性等方面的技术革新。
超声波的频率范围
第七章 超声波物理.ppt
++ +
超声波发射
应
---------
---------
31
第七章 超声波物理
32
二、超声波的产生机制
2.电致伸缩效应
性
电场引起材料内部正负电荷重心相对位移,内部产
生应力导致宏观上的几何形变。
电能转变成机械能
压电陶瓷 超声发射换能器
第七章 超声波物理
33
• 超声波有三个基本物理量，即波长（wave length,λ）,频率（f）和声速(velocity,C),它们 之间的关系为：
频率高、波长短、方向性强、能量大、危害小
第七章 超声波物理
8
第七章 超声波物理
9
第七章 超声波物理
10
超声成像系统
显示器
控制面 板
探头 主机
10
第七章 超声波物理
11
超声成像系统—显示器
11
第七章 超声波物理
12
超声成像系统—探头种类
凸阵探头 线阵探头 相控阵探头 4D探头
穿刺探头
腔内探头
第七章 超声波物理
23
• 声源 我们把能发出声音的东西叫做声源。 振动是产生声波的根源。 在超声成像中，探头晶片发射时即产生 超声，所以探头晶片就是声源。
• 介质 声源和接收声音之间的空间充满了气 体(空气)，或是液体，或是固体，即有种传 播声音的媒介物——介质。声波必须在介 质中传播，在真空中声波是不能传播的。
50
一、圆形单晶片声源的超声场
2.超声场的角分布
性
换能器指向性 即描述声束集中程度
在中心轴及其以外的声压不均匀分布
中心部出现一主瓣，主瓣旁出现许多副瓣。
超声波发射
应
---------
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第七章 超声波物理
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二、超声波的产生机制
2.电致伸缩效应
性
电场引起材料内部正负电荷重心相对位移,内部产
生应力导致宏观上的几何形变。
电能转变成机械能
压电陶瓷 超声发射换能器
第七章 超声波物理
33
• 超声波有三个基本物理量，即波长（wave length,λ）,频率（f）和声速(velocity,C),它们 之间的关系为：
频率高、波长短、方向性强、能量大、危害小
第七章 超声波物理
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第七章 超声波物理
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第七章 超声波物理
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超声成像系统
显示器
控制面 板
探头 主机
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第七章 超声波物理
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超声成像系统—显示器
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第七章 超声波物理
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超声成像系统—探头种类
凸阵探头 线阵探头 相控阵探头 4D探头
穿刺探头
腔内探头
第七章 超声波物理
23
• 声源 我们把能发出声音的东西叫做声源。 振动是产生声波的根源。 在超声成像中，探头晶片发射时即产生 超声，所以探头晶片就是声源。
• 介质 声源和接收声音之间的空间充满了气 体(空气)，或是液体，或是固体，即有种传 播声音的媒介物——介质。声波必须在介 质中传播，在真空中声波是不能传播的。
50
一、圆形单晶片声源的超声场
2.超声场的角分布
性
换能器指向性 即描述声束集中程度
在中心轴及其以外的声压不均匀分布
中心部出现一主瓣，主瓣旁出现许多副瓣。
大学物理声波 超声波PPT课件
超声波对肌肉的温热作用可解除张力，发生普遍的充血现 象，软化疤痕及改善循环等效果。
最新课件
9
超声波对植物的作用 用一定的强度和频率的超声波处理大麦，结果发现其发芽 的平均时间缩短，萌发的机能也增长了。
用超声波处理种在某种程度上加快了种子的萌发，并且可 以打破有些种子的休眠期， 在中草药种植方面效果尤为显著。这是因为种子由于超声 波能量的影响，从而加强了种子细胞中的氧化过程。
能够引起人听觉的声强范围大约为10-12W·m-2～1W·m-2。此 范围很大。
最新课件
4
在声学中常用声强级来描述声波在介质中各点的强弱。
声强级
通常规定声强I0＝10-12W·m-2(即相当于频率为1000Hz的声波
能够引起听觉的最弱的声强)为测定声强的标准。如果某一
声波的声强为I，则比值I/I0的对数，叫作相应于声强I 的声
在气体中大得多
最新课件
2
声压 介质中有声波传播时的压强与无声波时的静压强之间有一 差值，这一压强差称为声压。 声压的成因很明显，由于声波是疏密波，在稀疏区域，实 际压强小于原来静压强，在稠密区域，实际压强大于原来 静压强。
显然，由于介质中各点声振动作周期性变化，声压也在作 周期性变化。前者声压为负值，后者声压为正值。
7
超声检测技术
利用超声波的定向发射性质,可以探测水中的物体,如探测 鱼群、潜艇等,也可以测量海水的深度,研究海底的地形起 伏,发现海礁和浅滩.
在工业上,超声波可以探测工件内部的缺陷(如气泡、裂缝、 砂眼等)
超声波与捕鱼
如试验研究发现，鱼在觅食时可发出一定的特征声谱。当
人工模仿或直接播放鱼在觅食时发出的特征声谱时，即使
10-2 10-5 10-6 10-10 10-11
最新课件
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超声波对植物的作用 用一定的强度和频率的超声波处理大麦，结果发现其发芽 的平均时间缩短，萌发的机能也增长了。
用超声波处理种在某种程度上加快了种子的萌发，并且可 以打破有些种子的休眠期， 在中草药种植方面效果尤为显著。这是因为种子由于超声 波能量的影响，从而加强了种子细胞中的氧化过程。
能够引起人听觉的声强范围大约为10-12W·m-2～1W·m-2。此 范围很大。
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在声学中常用声强级来描述声波在介质中各点的强弱。
声强级
通常规定声强I0＝10-12W·m-2(即相当于频率为1000Hz的声波
能够引起听觉的最弱的声强)为测定声强的标准。如果某一
声波的声强为I，则比值I/I0的对数，叫作相应于声强I 的声
在气体中大得多
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2
声压 介质中有声波传播时的压强与无声波时的静压强之间有一 差值，这一压强差称为声压。 声压的成因很明显，由于声波是疏密波，在稀疏区域，实 际压强小于原来静压强，在稠密区域，实际压强大于原来 静压强。
显然，由于介质中各点声振动作周期性变化，声压也在作 周期性变化。前者声压为负值，后者声压为正值。
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超声检测技术
利用超声波的定向发射性质,可以探测水中的物体,如探测 鱼群、潜艇等,也可以测量海水的深度,研究海底的地形起 伏,发现海礁和浅滩.
在工业上,超声波可以探测工件内部的缺陷(如气泡、裂缝、 砂眼等)
超声波与捕鱼
如试验研究发现，鱼在觅食时可发出一定的特征声谱。当
人工模仿或直接播放鱼在觅食时发出的特征声谱时，即使
10-2 10-5 10-6 10-10 10-11
声波次声波超声波ppt课件
声波是声源的振动在介质中的传播形成的。固体、液体、 气体中都能传播。在水和空气中传播是纵波，在固体中可 以是纵波，也可以是横波。
声波在传播过程中回发生折射、反射、干涉和衍射等现 象。反射回来的可闻声传如人耳，人们就听到回声。到达 人耳比原来声波滞后0.1s以后，我们能把回声和原来的声音 区分。这可以用来测声速。
次声波在自然界中存在十分广泛，狂风暴雨、雷鸣电闪、 台风寒潮、龙卷冰雹、地震海啸、陨石落地及日全食等，频 率一般都在0.1Hz以下。人为发生源包括飞机飞行、车辆高 速行驶、机器飞速运转、打桩机喷气打桩、火箭发射、核爆 炸等，它们所产生的频率一般在1Hz～15Hz。次声波在传播 的过程中能量损失（即衰减）比较小，可以传播到很远的地 方，因此，次声波产生的危害范围比较广。
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
四、噪声及噪声污染 随社会的发展，在我们生活的周围，噪声对环境的污 染与大气、水质受污染一样，已逐渐成为一种危害人类环 境的公害。 噪声的产生来源于物体的振动, 一类为机械振动噪声,如 电动机运转和机床开动时的噪声等，另外一类为气体动力 噪声，如喷气式飞机的飞行、鼓风机气流所产生的噪声等。 城市环境噪声的主要来源是交通噪声。
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
一、声波的形成和传播 用棒槌敲击音叉的叉股，从音叉的振动可知声音是由于 叉股的振动使空气成疏密相间的状态在空气中从声源向外传 播产生的。
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
声波在传播过程中回发生折射、反射、干涉和衍射等现 象。反射回来的可闻声传如人耳，人们就听到回声。到达 人耳比原来声波滞后0.1s以后，我们能把回声和原来的声音 区分。这可以用来测声速。
次声波在自然界中存在十分广泛，狂风暴雨、雷鸣电闪、 台风寒潮、龙卷冰雹、地震海啸、陨石落地及日全食等，频 率一般都在0.1Hz以下。人为发生源包括飞机飞行、车辆高 速行驶、机器飞速运转、打桩机喷气打桩、火箭发射、核爆 炸等，它们所产生的频率一般在1Hz～15Hz。次声波在传播 的过程中能量损失（即衰减）比较小，可以传播到很远的地 方，因此，次声波产生的危害范围比较广。
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
四、噪声及噪声污染 随社会的发展，在我们生活的周围，噪声对环境的污 染与大气、水质受污染一样，已逐渐成为一种危害人类环 境的公害。 噪声的产生来源于物体的振动, 一类为机械振动噪声,如 电动机运转和机床开动时的噪声等，另外一类为气体动力 噪声，如喷气式飞机的飞行、鼓风机气流所产生的噪声等。 城市环境噪声的主要来源是交通噪声。
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
一、声波的形成和传播 用棒槌敲击音叉的叉股，从音叉的振动可知声音是由于 叉股的振动使空气成疏密相间的状态在空气中从声源向外传 播产生的。
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
医用物理学第四章--声波ppt
与地球、海洋及大气的大规模运动有关。如火山爆发、地震、 大气湍流等都有次声波产生
第四章 声波 一、声压与声强
声波在空气中以纵波的形式传播
P x
1.声压：在某一时刻，介质中某一点的压强与
无声波通过时的压强之差
P uAcos[(t x) ]
u
2
声压幅值： Pm uA
单位：N·m-2
第四章 声波 2.声阻抗
A）波源与接收者相互靠近 ' u Vo
' VSTS
VS
VSTS
u Vo uTS VSTS
u (u
Vo VS
)S
VS u
t时刻的波阵面
…….(5) t+1秒时刻 接收频率 的波阵面 增高了！
B）波源与接收者相互远离
VS
'
Vo
VSTS
' u Vo VSTS
u Vo uTS VSTS
听到的拍频是多少？
解： s 300Hz , s 5.56m / s u 343m / s
（1）首先，声源向墙面（静止）运动，墙面
接收到的频率为：
R
u
u s
s
再将墙面接收到的频率v´R作为新的声源，向
车上的观察者发出新的声波。
车上的观察者接收到的频率为：
R
u
s u
R
R
u u
s s
s
343 343
L = 0 ~ 12 B L = 0 ~ 120 dB
几种声音的声强和声强级
声源种类
几乎不能察觉的声音 树叶的沙沙声
耳语 医院 闹市 地铁或汽车 喷气飞机 火箭发射场
声强（ W/m2） 10-12 10-11 10-10 10-8
第四章 声波 一、声压与声强
声波在空气中以纵波的形式传播
P x
1.声压：在某一时刻，介质中某一点的压强与
无声波通过时的压强之差
P uAcos[(t x) ]
u
2
声压幅值： Pm uA
单位：N·m-2
第四章 声波 2.声阻抗
A）波源与接收者相互靠近 ' u Vo
' VSTS
VS
VSTS
u Vo uTS VSTS
u (u
Vo VS
)S
VS u
t时刻的波阵面
…….(5) t+1秒时刻 接收频率 的波阵面 增高了！
B）波源与接收者相互远离
VS
'
Vo
VSTS
' u Vo VSTS
u Vo uTS VSTS
听到的拍频是多少？
解： s 300Hz , s 5.56m / s u 343m / s
（1）首先，声源向墙面（静止）运动，墙面
接收到的频率为：
R
u
u s
s
再将墙面接收到的频率v´R作为新的声源，向
车上的观察者发出新的声波。
车上的观察者接收到的频率为：
R
u
s u
R
R
u u
s s
s
343 343
L = 0 ~ 12 B L = 0 ~ 120 dB
几种声音的声强和声强级
声源种类
几乎不能察觉的声音 树叶的沙沙声
耳语 医院 闹市 地铁或汽车 喷气飞机 火箭发射场
声强（ W/m2） 10-12 10-11 10-10 10-8
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9
超声波对植物的作用 用一定的强度和频率的超声波处理大麦，结果发现其发芽 的平均时间缩短，萌发的机能也增长了。 用超声波处理种在某种程度上加快了种子的萌发，并且可 以打破有些种子的休眠期， 在中草药种植方面效果尤为显著。这是因为种子由于超声 波能量的影响，从而加强了种子细胞中的氧化过程。
10
2
声压 介质中有声波传播时的压强与无声波时的静压强之间有一 差值，这一压强差称为声压。 声压的成因很明显，由于声波是疏密波，在稀疏区域，实 际压强小于原来静压强，在稠密区域，实际压强大于原来 静压强。
显然，由于介质中各点声振动作周期性变化，声压也在作 周期性变化。前者声压为负值，后者声压为正值。
对平面简谐波来说，可以证明声压振幅为
能够引起人听觉的声强范围大约为10-12W·m-2～1W·m-2。此 范围很大。
4
在声学中常用声强级来描述声波在介质中各点的强弱。
声强级
通常规定声强I0＝10-12W·m-2(即相当于频率为1000Hz的声波
能够引起听觉的最弱的声强)为测定声强的标准。如果某一
声波的声强为I，则比值I/I0的对数，叫作相应于声强I 的声
10-2 10-5 10-6 10-10 10-11
10-12
声强级/dB 120 100 70 60 20 10 0
响度 震耳 震耳
响 正常
轻 极轻
6
二、超声波
一般在气体中使用的超声波频率可达106Hz，在固体和液体 中使用的超声波频率可达109Hz，利用共振现象可以增大其 振幅，得到很强的功率。
超声波的波长很短，一般为10-6～10-4m.波长越短，衍射现 象越不显著，所以超声波易于定向；它在反射、折射及聚焦 等方面与光波相似，从而可以得到高能量、方向性良好的超 声波束。 在空气中超声波阻尼很大，但在液体、固体中阻尼很小。特 别在导体性溶液(如海水)中，这些特性，在实践中得到广泛 应用。
7
强级L
L lg I I0
L的单位为贝耳(B)。
B这一单位太大，实际应用时通常采用贝耳的1/10，即分贝
(dB)为单位，
L 10 lg I (dB)I0 Nhomakorabea5
一些常遇到的声音的声强 声强级和响度
声源 引起痛觉的声音 钻岩机或铆钉机 交通繁忙的街道
通常的谈话 耳语
树叶沙沙声
引起听觉的最弱 声音
声强（W.m-2） 1
8
超声波在食品加工及医学上的应用 由于超声波的破坏作用，能使微生物和病毒死亡。因此，在 制备水果罐头牛奶、饮水、血清、培养苗、疫苗等时，均可 使用超声波消毒。 利用超声波的乳化、凝结和扩散作用可以将某些不溶于水的 药物制成水溶液或针剂。 超声波扫描仪用于动物疾病的诊断，以及利用超声波的热效 应治疗动物的一些疾病等。 超声波对肌肉的温热作用可解除张力，发生普遍的充血现 象，软化疤痕及改善循环等效果。
Pm uA
3
声强 声强级
单位时间内通过垂直于声波传播方向的单位面积的声波能量， 叫声波的能流密度或声强。
可以证明，声强公式为 I 1 uA2 2 1 Pm2
2
2 u
即声强与频率的平方、振幅的平方成正比，其单位是 W m2
超声波的频率高，因而它的声强就很大。
爆炸声、炮声等声波由于振幅大、声强也可以很大。
CV
为气体定压摩尔热容与定容摩尔热容之比，P为气体的压强,。
为气体的密度
1
如在标准状态下，空气中的声速为
v 1.41.013105 331m s1 1.293
例 试求摩尔质量为m、温度为T 的理想气体中的声速。
解
pV m RT M
MP
RT
v P
v RT
M
可见在同一温度下，声波在液体和固体中的传播速度要比 在气体中大得多
超声检测技术
利用超声波的定向发射性质,可以探测水中的物体,如探测 鱼群、潜艇等,也可以测量海水的深度,研究海底的地形起 伏,发现海礁和浅滩. 在工业上,超声波可以探测工件内部的缺陷(如气泡、裂缝、 砂眼等)
超声波与捕鱼
如试验研究发现，鱼在觅食时可发出一定的特征声谱。当 人工模仿或直接播放鱼在觅食时发出的特征声谱时，即使 不投放诱饵也可引诱大量的鱼群，大大有利于捕捞。
§8.5 声波 超声波
一、声波
声波是机械波的一种。在弹性介质中传播的纵波，其频率约 在20到20000Hz范围内，能引起人的听觉，这种波叫作声波。 频率低于20Hz的叫次声波，高于20000Hz的叫超声波。
超声波具有波动的一般特性，也能产生反射、折射、干涉和衍 射等现象。
气体中的声速
v P
( C p )
超声波对植物的作用 用一定的强度和频率的超声波处理大麦，结果发现其发芽 的平均时间缩短，萌发的机能也增长了。 用超声波处理种在某种程度上加快了种子的萌发，并且可 以打破有些种子的休眠期， 在中草药种植方面效果尤为显著。这是因为种子由于超声 波能量的影响，从而加强了种子细胞中的氧化过程。
10
2
声压 介质中有声波传播时的压强与无声波时的静压强之间有一 差值，这一压强差称为声压。 声压的成因很明显，由于声波是疏密波，在稀疏区域，实 际压强小于原来静压强，在稠密区域，实际压强大于原来 静压强。
显然，由于介质中各点声振动作周期性变化，声压也在作 周期性变化。前者声压为负值，后者声压为正值。
对平面简谐波来说，可以证明声压振幅为
能够引起人听觉的声强范围大约为10-12W·m-2～1W·m-2。此 范围很大。
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在声学中常用声强级来描述声波在介质中各点的强弱。
声强级
通常规定声强I0＝10-12W·m-2(即相当于频率为1000Hz的声波
能够引起听觉的最弱的声强)为测定声强的标准。如果某一
声波的声强为I，则比值I/I0的对数，叫作相应于声强I 的声
10-2 10-5 10-6 10-10 10-11
10-12
声强级/dB 120 100 70 60 20 10 0
响度 震耳 震耳
响 正常
轻 极轻
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二、超声波
一般在气体中使用的超声波频率可达106Hz，在固体和液体 中使用的超声波频率可达109Hz，利用共振现象可以增大其 振幅，得到很强的功率。
超声波的波长很短，一般为10-6～10-4m.波长越短，衍射现 象越不显著，所以超声波易于定向；它在反射、折射及聚焦 等方面与光波相似，从而可以得到高能量、方向性良好的超 声波束。 在空气中超声波阻尼很大，但在液体、固体中阻尼很小。特 别在导体性溶液(如海水)中，这些特性，在实践中得到广泛 应用。
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强级L
L lg I I0
L的单位为贝耳(B)。
B这一单位太大，实际应用时通常采用贝耳的1/10，即分贝
(dB)为单位，
L 10 lg I (dB)I0 Nhomakorabea5
一些常遇到的声音的声强 声强级和响度
声源 引起痛觉的声音 钻岩机或铆钉机 交通繁忙的街道
通常的谈话 耳语
树叶沙沙声
引起听觉的最弱 声音
声强（W.m-2） 1
8
超声波在食品加工及医学上的应用 由于超声波的破坏作用，能使微生物和病毒死亡。因此，在 制备水果罐头牛奶、饮水、血清、培养苗、疫苗等时，均可 使用超声波消毒。 利用超声波的乳化、凝结和扩散作用可以将某些不溶于水的 药物制成水溶液或针剂。 超声波扫描仪用于动物疾病的诊断，以及利用超声波的热效 应治疗动物的一些疾病等。 超声波对肌肉的温热作用可解除张力，发生普遍的充血现 象，软化疤痕及改善循环等效果。
Pm uA
3
声强 声强级
单位时间内通过垂直于声波传播方向的单位面积的声波能量， 叫声波的能流密度或声强。
可以证明，声强公式为 I 1 uA2 2 1 Pm2
2
2 u
即声强与频率的平方、振幅的平方成正比，其单位是 W m2
超声波的频率高，因而它的声强就很大。
爆炸声、炮声等声波由于振幅大、声强也可以很大。
CV
为气体定压摩尔热容与定容摩尔热容之比，P为气体的压强,。
为气体的密度
1
如在标准状态下，空气中的声速为
v 1.41.013105 331m s1 1.293
例 试求摩尔质量为m、温度为T 的理想气体中的声速。
解
pV m RT M
MP
RT
v P
v RT
M
可见在同一温度下，声波在液体和固体中的传播速度要比 在气体中大得多
超声检测技术
利用超声波的定向发射性质,可以探测水中的物体,如探测 鱼群、潜艇等,也可以测量海水的深度,研究海底的地形起 伏,发现海礁和浅滩. 在工业上,超声波可以探测工件内部的缺陷(如气泡、裂缝、 砂眼等)
超声波与捕鱼
如试验研究发现，鱼在觅食时可发出一定的特征声谱。当 人工模仿或直接播放鱼在觅食时发出的特征声谱时，即使 不投放诱饵也可引诱大量的鱼群，大大有利于捕捞。
§8.5 声波 超声波
一、声波
声波是机械波的一种。在弹性介质中传播的纵波，其频率约 在20到20000Hz范围内，能引起人的听觉，这种波叫作声波。 频率低于20Hz的叫次声波，高于20000Hz的叫超声波。
超声波具有波动的一般特性，也能产生反射、折射、干涉和衍 射等现象。
气体中的声速
v P
( C p )