医学超声原理第七讲压电效应
超声的压电原理
超声的压电原理
超声的压电原理
一、简介
超声波是指在液体或固体中传播的物理波，其频率高于声波。
这种物理波也被称为声震波，可以用来测量物体的某些特性，例如形状，力度，密度，缺陷，不锈钢材料的硬度等。
压电是指固体物质（如晶体）在电场作用下，产生电能的能力。
压电对超声波的作用可以用来测量物体的某些特性，例如形状，力度，密度，缺陷等。
二、超声的压电原理
压电作用是建立在层状压电晶体中，其中包含的电子在电场作用下会发生变化，从而产生压电效应。
压电晶体的结构要求由三个等离子层所构成，由于等离子层之间存在电场隔离，当等离子层电荷变化时，就会产生压电效应。
超声的压电原理是利用压电晶体产生的电场把振动能量转换成声波，从而用来测量物体的形状，力度，密度，缺陷等。
压电晶体将振动能量转换成声波的原理是，当电场作用于压电晶体时，压电晶体的等离子层就会发生变化，并产生电压，这些电压就会产生磁场，并且这些磁场又会把振动能量转化为声波。
三、压电晶体的应用
1、在工业和医疗中，压电晶体可以用来测量物体的形状、力度、密度、缺陷等。
2、在航空航天方面，压电晶体可以用来感知航天器的姿态，检测航天器状态等，以保证航天器正常运行。
3、在地球物理学方面，压电晶体可以用来探测和评估地震，检测地震活动等。
4、在声学技术方面，压电晶体也可以在音响系统中用来改善声效。
四、结论
压电技术是一种非常有效的技术，它可以用来测量物体的形状，力度，密度，缺陷等，从而更好地理解物体及其特性，为工程、科学研究、医疗所需。
未来，压电技术将在更多领域得到更广泛的应用。
压电超声波原理
压电超声波原理
压电超声波原理指的是通过对压电材料施加电压，使其发生变形，从而产生超声波的方法。
压电材料被广泛应用于超声波传感器、超声波发生器等领域。
压电效应是指某些晶体材料在受到机械应力或电场作用下，会产生相应的电荷分布和电势差的现象。
在压电材料中，晶体结构呈现了一个非对称的电荷分布，在应变或电压的作用下，晶体会发生变形，而该变形又会引起介质的机械应力和电场的变化。
这种效应是由于晶体内部正负离子的重新排布，从而产生一个分布不均匀的电场。
当一个交变电压施加到压电材料上时，由于材料的压电效应，材料会以相同频率和幅度的振动。
这种振动称为压电振动，可以通过晶体的谐振频率和谐振模式来描述。
通过选择合适的材料和尺寸，可以使压电振动的频率达到超声波的频率范围。
压电超声波在物体中的传播是通过分子间的弹性力进行的。
当超声波遇到物体的边界或界面时，一部分能量会被反射，另一部分能量会被传播到物体内部。
传播过程中，超声波会在不同的介质之间发生反射、折射、散射等现象，这些现象使得我们可以通过超声波来获取物体的结构信息。
通过利用压电超声波的原理，可以实现多种应用，如超声波成像、材料检测、流体检测等。
压电超声波的传播特性和材料的选择对应用效果有重要影响，因此对于超声波原理的研究和改进也变得尤为重要。
超声波压电效应
超声波压电效应：原理与应用一、引言超声波压电效应是物理学中的一个重要现象，它揭示了超声波与物质之间相互作用的一种特殊方式。
这种效应源于某些材料在超声波作用下的机械振动会产生电场，从而实现电能与机械能的相互转换。
这一现象在许多领域都有广泛的应用，如医学诊断、环境监测、无损检测以及振动控制等。
本文将详细介绍超声波压电效应的原理、应用以及研究进展。
二、超声波压电效应的原理超声波压电效应，也称为压电性，是指某些晶体或复合材料在受到机械应力作用时，其内部会产生电场，从而产生电能的现象。
这一现象是由法国物理学家Curie兄弟于1880年首次发现的。
当超声波作用于压电材料时，材料的晶体结构会产生机械振动，这种振动会导致材料内部正负电荷的相对位移，从而产生电场。
反过来，这个电场又能产生振动波，这就是超声波的传播。
压电材料的主要类型包括单晶压电材料、多晶压电材料和复合压电材料。
其中，单晶压电材料具有较高的压电系数，但多晶压电材料和复合压电材料在工程应用中更为广泛。
三、超声波压电效应的应用1．医学诊断：利用超声波压电效应可以制造出超声换能器，用于医学诊断。
例如，超声成像技术利用高频超声波穿透人体组织，根据组织密度和性质的差异，接收反射或散射的超声波，从而形成图像。
这有助于医生对疾病进行准确的诊断。
2．环境监测：超声波压电效应还可以用于环境监测，如气体和液体中的污染物检测。
通过在压电材料上施加交变电场，可以激发出超声波，这些超声波遇到障碍物会反射回来，通过分析反射回来的超声波，可以确定障碍物的位置和性质。
3．无损检测：超声波压电效应在无损检测领域也有广泛应用。
例如，在桥梁、建筑等结构的安全检测中，可以通过在结构表面施加交变电场激发出超声波，再接收反射回来的超声波，从而判断结构内部是否存在缺陷。
4．振动控制：利用超声波压电效应可以实现对物体振动的精确控制。
例如，在航空航天领域，通过在飞机或火箭的结构上施加交变电场，可以激发出超声波并控制其传播方向和振幅，从而实现结构的精确振动控制。
压电效应的医学应用原理
压电效应的医学应用原理什么是压电效应？压电效应是指某些特定材料在受到机械压力或拉力时，能够产生电荷分离现象并产生电压的物理现象。
这种现象在一些晶体材料中常见，例如石英、压电陶瓷等。
压电效应在科学研究和工程技术中有着广泛的应用，特别是在医学领域，压电技术已被成功应用于多个医学设备和治疗方法中。
压电效应在医学应用中的原理压电效应在医学应用中的原理主要包括以下几个方面：1. 压电材料的选择在医学应用中，常用的压电材料通常是具有压电效应的陶瓷材料，如PZT、BaTiO3等。
这些材料具有良好的压电性能和机械性能，可以通过施加压力或拉力来产生电荷分离和电压输出。
2. 压电传感器的设计压电传感器是利用压电效应来测量和检测物理量的装置，常用于医学设备中。
通过将压电材料与电极连接，当外界施加力或压力时，压电材料会产生电荷分离，从而在电极上产生电压信号。
这样可以实时监测体内的压力、力度等物理量，并将其转化为数字信号或图形显示。
3. 压电造影技术压电造影技术是通过利用压电效应来获得体内组织的影像信息。
在这种技术中，医生通常会在患者身上放置压电探头或传感器，并施加适当的压力。
压力会形成一个压电信号，然后传感器将信号转换为数字数据或图像显示。
这种技术可以用于检测和诊断人体内部的器官和组织状况。
4. 压电治疗技术压电效应还可以应用于医学治疗中。
例如，利用压电材料制成的压电贴片可以通过机械压力刺激患者的肌肉或神经，从而提高肌肉的收缩或神经的传导速度。
这种技术常被用于康复治疗和疼痛管理。
5. 压电超声技术压电超声技术是将压电材料与超声波技术相结合，用于医学诊断和治疗。
通过在压电材料上施加电压，产生声波。
这些声波可以用于成像和治疗目的，例如超声检查和超声刀手术。
压电效应的医学应用案例以下是一些压电效应在医学应用中常见的案例：•压电超声成像技术：用于妇科、胸部、腹部等器官的检查和诊断。
•压电骨刀：用于骨科手术，可以精确切割骨骼，减少手术创伤。
压电效应超声波换能器的工作原理
压电效应超声波换能器的工作原理下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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超声作用机制及其变形行为
超声作用机制及其变形行为一、引言超声波是一种高频机械波，其频率通常大于20kHz，可以被人类听到的最高频率是20kHz。
超声波在医疗、工业、科学等领域有着广泛的应用。
其中，超声在医疗领域的应用最为广泛，如超声诊断、超声治疗等。
本文将重点介绍超声作用机制及其变形行为。
二、超声作用机制1.压电效应压电效应是指某些物质在受到外力作用时会发生电荷分离现象，即产生电势差。
这种物质被称为压电材料。
当压电材料受到外界振动刺激时，会产生机械振动和电场变化。
利用这种特性可以将电能转化成机械能或将机械能转化成电能。
在超声技术中，通常采用压电陶瓷晶体作为发射器和接收器。
当交流电源施加于陶瓷晶体上时，会使其发生周期性扩张和收缩运动，从而产生高频振荡的超声波。
2.共振效应共振效应是指在特定频率下，物体受到外界振动刺激后，会发生共振现象。
这种现象可以被利用来产生高强度的超声波。
在超声技术中，通常采用共振器作为发射器和接收器。
共振器是一种特殊的结构，在特定频率下会发生共振现象，从而产生高强度的超声波。
3.热效应热效应是指物体在受到外界能量作用时会发生温度变化。
在超声技术中，超声波的传播过程中会产生摩擦和能量损耗，从而使物体表面产生微小的温度升高。
利用这种特性可以实现局部加热、杀菌等功能。
4.机械效应机械效应是指物体在受到外界力作用时会发生形变或运动。
在超声技术中，超声波的传播过程中会产生机械效应，如微小振动、剪切等。
利用这种特性可以实现清洁、去污等功能。
三、超声变形行为1.反射反射是指当超声波遇到不同介质界面时，部分能量被反射回来。
反射的强度和角度与介质的密度、声速等因素有关。
利用反射现象可以实现超声诊断。
2.折射折射是指当超声波从一种介质传到另一种介质时，其传播方向会发生改变。
折射的角度和介质的密度、声速等因素有关。
利用折射现象可以实现超声检测。
3.散射散射是指当超声波遇到不规则表面或杂乱介质时，会发生随机反射和散射。
散射的强度和方向与杂乱程度、频率等因素有关。
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。
医学超声探头的原理和作用
医学超声探头的原理和作用医学超声探头原理和作用医学超声探头是医学超声仪器中的重要组成部分，其主要原理是利用超声波在人体组织中的传播和反射特性，通过探头的发射和接收功能，得到图像，以实现医学诊断和治疗。
一、医学超声探头的原理医学超声探头的原理可以分为以下几个方面：1. 压电效应：医学超声探头通常采用压电材料，如石英晶体、陶瓷等。
在电场刺激下，这些材料会发生压电效应，即产生机械变形。
利用这种效应，可以通过电场激励使压电材料振动，进而产生超声波。
2. 脉冲波发射：医学超声探头通过脉冲波发射超声波。
当材料受到电场激励时，它会发生机械振动，从而产生超声波脉冲。
脉冲的形状和振动频率取决于探头的设计和驱动电压。
3. 脉冲波接收：医学超声探头除了用于发射超声波，还用于接收反射回来的超声信号。
当超声波穿过组织时，会发生反射和散射，返回探头的接收元件上。
接收元件可以将机械振动转化为电荷信号，然后通过信号处理电路将其转化为图像。
4. 声束特性：医学超声探头的发射和接收元件的几何形状和排列方式会直接影响声束的特性。
声束是指超声波在媒质中传播时的能量密度分布。
医学超声探头通常采用聚焦技术来改善声束的聚焦能力，从而获得更清晰的图像。
5. 多普勒效应：医学超声探头还可以利用多普勒效应来测量流体的速度和方向。
当超声波遇到流体运动时，会发生频率移动，这个频率移动与流体速度成正比。
通过测量频率移动的大小和方向，可以得到流体运动的信息。
二、医学超声探头的作用医学超声探头在医学领域起到了重要的作用，主要有以下几方面：1. 诊断：医学超声探头可以用于各种疾病的诊断，如肿瘤、器官疾病、血管病变等。
通过探头的发射和接收功、处理信号，可以获得人体内部组织的图像，从而帮助医生做出准确的诊断。
2. 导向：医学超声探头可以用于手术导向。
在一些手术过程中，医生需要直观地了解手术操作区域的情况，以确保手术的准确性和安全性。
通过超声探头的实时成像功能，医生可以清晰地看到手术区域的结构，以进行精确的操作。
医学超声原理第七讲压电效应
Shanghai Jiao Tong University
What is Piety is found in useful applications such as the production and detection of sound, generation of high voltages, electronic frequency generation, microbalances, and ultra fine focusing of optical assemblies. It is also the basis of a number of scientific instrumental techniques with atomic resolution, the scanning probe microscopies such as STM, AFM, MTA, SNOM, etc., and everyday uses such as acting as the ignition source for cigarette lighters and push-start propane barbecues.
第七讲—压电效应
牛金海
jhniu@
指定教材
目前，关于生物医学超声的参考书很多；但是 从教十年多来，一直很难找到一本非常适合本 科生的教材。这也是编者下定决心编写本书的 主要原因之一。本书的内容主要包括超声物理 基础，压电效应与换能器技术，超声成像诊断 原理，超声治疗技术，医学超声实验，医学超 声的最新进展等。每章节都配置了一定量的练 习与思考题，以帮助读者巩固书中的内容，并 提高分析解决问题的能力。为配合双语教学， 本书保留了关键专业词汇的中英文对照。 本书的特点是在注重基本概念，基本原理，基 本方法的同时，兼顾一定的工程技术实用性， 如包含声场的数值模拟，超声图像的C语言程 序处理，超声波发射电路原理，换能器的匹配 技术等。本书适合医学超声以及相关领域的本 科生作教材，也可供该领域的研究生，科研及 工程技术工作者参考。
压电效应原理
压电效应原理压电效应是指某些晶体在受到机械应力作用时，会产生电荷分离现象的性质。
这种效应最早是由法国物理学家皮埃尔·居里兄弟在1880年首次发现的。
压电效应在现代科技领域有着广泛的应用，比如压电陶瓷元件、压电传感器、压电换能器等，它们在声学、电子、通信、医疗等领域都有着重要的作用。
压电效应的原理可以通过晶体结构和电荷分布来解释。
晶体的结构不是完全均匀的，而是由正负电荷交替排列的。
当外部施加机械应力时，晶体结构会发生微小的畸变，导致正负电荷之间的相对位移，从而产生电荷分离。
这种电荷分离会形成一个电场，使得晶体两端产生电势差，即产生压电电荷。
反之，当外部电场作用于压电晶体时，也会引起晶体结构的畸变，从而产生机械变形。
压电效应的原理可以用数学模型来描述。
根据压电效应的基本方程，可以得到压电系数与应变的关系，从而得到压电系数与电场的关系。
通过这些关系，可以计算出压电材料在外力或外场作用下的电荷分布和电势差，进而推导出压电材料的压电性能。
压电效应的应用十分广泛。
在声学领域，压电效应可以将电能和机械能相互转换，从而用于声波的发射和接收。
在电子领域，压电效应可以用于制作压电陶瓷元件，如压电陶瓷换能器、压电陶瓷滤波器等，用于振动传感器、压力传感器、加速度传感器等。
在通信领域，压电效应可以用于制作压电天线，实现宽带和多频段的通信。
在医疗领域，压电效应可以用于制作超声探头，用于医学成像和治疗。
总的来说，压电效应是一种重要的物理效应，它不仅有着丰富的理论基础，而且有着广泛的应用前景。
随着科学技术的不断发展，人们对压电效应的研究和应用也将会更加深入和广泛。
相信在未来的科技领域，压电效应将会发挥出更加重要的作用，为人类社会的发展做出更大的贡献。
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。
超声诊断仪的成像超声成像原理及传播
侧向分辨力 是区分探头长轴方向两个物体的能力，
与声束的宽度有关。
横向分辨力（厚度分辨力） 是区分探头短轴方向两个物体的能力。
探头频率越高， 分辨力越高。
然而频率与穿透 性(penetrability) 呈反比。
横向分辨力 探头短轴方向的分辨力
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超声波的分辨力与穿透力
频率高，波长短，分辨力好，穿透力差 频率低，波长长，分辨力低，穿透力强 对应的临床应用：
定义：由在外场作用下，晶体将产生几何变形，称为 逆压电效应(亦称电致伸缩效应)。
在晶体表面施加电场，可引起晶体内部正负电荷中 心发生位移，这一极化位移导致了晶体的几何应变。
+++++++++++++++++
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-------------
+++++++++++++++++
+
-发
超声波产生的原理---------压电效应
晶体伸缩引起电极分化，通电引起伸缩变化的 现象，称为压电效应。
具有此性质的材料称为压电材料，分为压电晶 体、极化陶瓷、高分子聚合物和复合材料等。
压电效应分类： 正压电效应 逆压电效应
定义：由外力作用引起的电介质表面荷电效应，称为 正压电效应。
结晶在其两个受力界面上引起内部正负电荷中心相 对位移，在两个界面产生等量异号电荷。
超声的三个基本物理参数
频率( f): 声波每秒振动次数，Hz。 波长(λ): 声波在一个振动周期内所通过的距离，
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。
压电效应名词解释超声
压电效应名词解释超声压电效应和超声这俩词儿啊，听起来是不是有点高大上？其实啊，没那么难懂啦。
咱先来说说压电效应。
就好比有这么一种神奇的材料，你要是给它施加压力，它就会像个小发电机似的，产生电。
这就好像你用力捏一个装满水的气球（当然这只是个比喻哈），气球的某个地方就会往外喷水一样。
这个材料受到压力，就会在它的两端产生电荷，反过来呢，你要是给这个材料加上电，它就会发生形变，就像一个机器人，你给它通电，它就开始活动身体一样。
这种压力和电之间互相转换的奇妙现象，就是压电效应啦。
那这压电效应和超声又有啥关系呢？超声啊，就是频率特别高的声音，高到咱们人耳朵都听不到了。
你想啊，咱们人能听到的声音频率是有限的，超声就像是一群特别调皮的小精灵，在我们听不到的频率世界里玩耍。
这时候呢，压电效应就像一把神奇的钥匙。
可以把电能通过压电材料转换成超声。
这就好比你有一个魔法盒（压电材料），你把电这个魔法能量放进去，它就能释放出超声这个神奇的小宠物。
那在实际生活中，这有啥用呢？用处可大了去了！比如说在医疗领域，超声就像一个超级小侦探。
它可以进入到我们的身体里面去查看情况。
那怎么产生超声呢？就是靠压电效应啊。
医生用的超声仪器里有压电材料，把电能转化成超声，然后超声在我们身体里跑来跑去，遇到不同的组织就会有不同的反应，就像小侦探遇到不同的线索一样。
然后把这些反应收集起来，就能知道我们身体里有没有生病，哪里出问题了。
这就像小侦探把线索收集起来，然后就能破案啦。
在工业上也有大用处。
超声可以用来清洗那些特别小的零件，那些小零件的缝隙里啊，脏东西可不好弄出来。
超声就像一群小小的清洁工人，在那些缝隙里钻进钻出，把脏东西都带走。
这时候，压电效应又发挥作用啦，把电能变成超声，驱动这些小小的清洁工人工作。
还有在水下探测方面。
超声在水里传播就像鱼儿在水里游一样自如。
通过压电效应产生超声，然后超声在水里传播，碰到障碍物就会反射回来，就像你往墙上扔个球，球会弹回来一样。
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一、压电效应
图3.2 压电效应
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What is Piezoelectricity？
Piezoelectricity is the charge which accumulates in certain solid materials (notably crystals, certain ceramics, and biological matter such as bone, DNA and various proteins)[1] in response to applied mechanical strain. The word piezoelectricity means electricity resulting from pressure. It is derived from the Greek piezo or piezein (πιέζειν), which means to squeeze or press, and electric or electron (ήλεκτρον), which stands for amber – an ancient source of electric charge.[2] Piezoelectricity is the direct result of the piezoelectric effect.
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What is Piezoelectricity？
The piezoelectric effect is understood as the linear electromechanical interaction between the mechanical and the electrical state in crystalline materials with no inversion symmetry.[3] The piezoelectric effect is a reversible process in that materials exhibiting the direct piezoelectric effect (the internal generation of electrical charge resulting from an applied mechanical force) also exhibit the reverse piezoelectric effect (the internal generation of a mechanical force resulting from an applied electrical field).
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一、压电效应
压电效应的机理是：具有压电性的晶体对称 性较低，当受到外力作用发生形变时，晶胞中正 负离子的相对位移使正负电荷中心不再重合，导 致晶体发生宏观极化，而晶体表面电荷面密度等 于极化强度在表面法向上的投影，所以压电材料 受压力作用形变时两端面会出现异号电荷。反之， 压电材料在电场中发生极化时，会因电荷中心的 位移导致材料变形。利用压电材料的这些特性可 实现机械振动（声波）和交流电的互相转换。因 而压电材料广泛用于传感器元件中，例如地震传 感器，力、速度和加速度的测量元件以及电声传 感器等。
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本章主要内容
一．压电效应 二．压电材料特性 三．压电方程 四．压电体参数 五．压电振子 六．本讲思考题
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一、压电效应
如何解决医学超声的发 射与接收？
右图的压电换能器如果 要工作的话？还缺什么？ 日常生活中，电-声转 换的设备？ 举例说明？
打火机原理
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Piezoelectric road harvests traffic energy to generate electricity
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指定教材
目前，关于生物医学超声的参考书很多；但是 从教十年多来，一直很难找到一本非常适合本 科生的教材。这也是编者下定决心编写本书的 主要原因之一。本书的内容主要包括超声物理 基础，压电效应与换能器技术，超声成像诊断 原理，超声治疗技术，医学超声实验，医学超 声的最新进展等。每章节都配置了一定量的练 习与思考题，以帮助读者巩固书中的内容，并 提高分析解决问题的能力。为配合双语教学， 本书保留了关键专业词汇的中英文对照。 本书的特点是在注重基本概念，基本原理，基 本方法的同时，兼顾一定的工程技术实用性， 如包含声场的数值模拟，超声图像的C语言程 序处理，超声波发射电路原理，换能器的匹配 技术等。本书适合医学超声以及相关领域的本 科生作教材，也可供该领域的研究生，科研及 工程技术工作者参考。
图3.1 医用超声换能器结构示意图
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一、压电效应
用压电材料做成的换能器
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一、压电效应
受到压力作用时会在两端面 间出现电压的晶体材料。1880年， 法国物理学家P. 居里和J.居里兄 弟发现，把重物放在石英晶体上， 晶体某些表面会产生电荷，电荷 量与压力成比例。这一现象被称 为压电效应。随即，居里兄弟又 发现了逆压电效应，即在外电场 牛金海
jhniu@
指定教材
目前，关于生物医学超声的参考书很多；但是 从教十年多来，一直很难找到一本非常适合本 科生的教材。这也是编者下定决心编写本书的 主要原因之一。本书的内容主要包括超声物理 基础，压电效应与换能器技术，超声成像诊断 原理，超声治疗技术，医学超声实验，医学超 声的最新进展等。每章节都配置了一定量的练 习与思考题，以帮助读者巩固书中的内容，并 提高分析解决问题的能力。为配合双语教学， 本书保留了关键专业词汇的中英文对照。 本书的特点是在注重基本概念，基本原理，基 本方法的同时，兼顾一定的工程技术实用性， 如包含声场的数值模拟，超声图像的C语言程 序处理，超声波发射电路原理，换能器的匹配 技术等。本书适合医学超声以及相关领域的本 科生作教材，也可供该领域的研究生，科研及 工程技术工作者参考。
压电效应生活中的应用？ 打火机，煤气灶或者热水器打火， 你注意到了么？
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一、压电效应
一、压电效应
（一）压电效应：施加压力－>电场 （二）逆压电效应：相反施加电场－> 会产生形变。 压电效应与逆压电效应，是换能器的 工作基础。
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