超聲

ultrasonic(ultrasound)

聲音是與人類生活緊密相聯的一種自然現象。當聲的頻率高到超過人耳聽覺的頻率極限(根據大量調查，取整數20000赫)時，

人們就覺察不出聲的存在，因而稱這種高頻率的聲為“超”聲。

超聲波的特點

束射特性

由于超聲波的波長短，超聲波射線可以和光線一樣，能夠反射、折射，也能聚焦，而且．遵守幾何光學上的定律。即超聲波射線從一種物質表面反射時，入射角等于反射角，當射線透過一種物質進入另一種密度不同的物質時就會産生折射，也就是要改變它的傳插方向，兩種物質的密度差别愈大，則折射也愈大。

吸收特性

聲波在各種物質中傳播時，随着傳播距離的增加，強度會漸進減弱，這是因為物質要吸收掉它的能量。

對于同一物質，聲波的頻率越高，吸收越強。

對于一個頻率一定的聲波，在氣體中傳播時吸收最曆害，在液體中傳播時吸收比較弱，在固體中傳播時吸收最小。

超聲波的能量傳遞特性

超聲波所以往各個工業部門中有廣泛的應用，主要之點 還在于比聲波具有強大得多的功率。為什麼有強大的功率呢?因為當聲波到達某一物資中時，由于聲波的作用使物質中的分子也跟着振動，振動的頻率和聲波頻率—樣，分子振動的頻率決定了分子振動的速度。頻率愈高速度愈大。物資分子由于振動所獲得的能量除了與分子的質量有關外，是由分子的振動速度的平方決定的,所以如果聲波的頻率愈高，也就是物質分子愈能得到更高的能量、超聲波的頻率比聲波可以高很多，所以它可以使物資分子獲得很大的能量；換句話說，超聲波本身可以供給物質足夠大的功率。

超聲波的聲壓特性

當聲波通入某物體時,由于聲波振動使物質分子産生壓縮和稀疏的作用，将使物質所受的壓力産生變化。由于聲波振動引起附加壓力現象叫聲壓作用。

由于超聲波所具有的能量很大，就有可能使物質分子産生顯諸的聲壓作用、例如當水中通過一般強度的超聲波時，産生的附加壓力可以達到好幾個大氣壓力。液體中存起着如此巨大的聲壓作用，就 會引起值得注意的現象。當超聲波振動使液體分子壓縮時，好象分子受到來直四面八方的壓力；當超聲波振動使液體分子稀疏時，好象受到向外散開的拉力，對于液體，它們比較受得住附加壓力的作用，所以在受到壓縮力的時候；不大會産生反常情形。但是在拉力的作用下，液體就會支持不了,在拉力集中的 地方，液體就會斷裂開來，這種斷裂作用特别容易發生在液體中存在雜質或氣泡的地方，因為這些地方液體的強度特别低，也就特别經受不起幾倍于大氣壓力的拉力作用。由于發生斷裂的結果，液體中會産生許多氣泡狀的小空腔，這種空泡存在的時間很短，一瞬時就會閉合起來。空腔閉合的時候會 産生很大的瞬時壓力，一般可以達到幾千甚至幾萬個大氣壓力。液體在這種強大的瞬時壓力作用下，溫度會驟然增高。 斷裂作用所引起的互大瞬時壓力，可以使浮懸在液體中 的固體表面受到急劇破壞。我們常稱之為空化現象。

超聲波的應用具有以下的特點：

1. 超聲波具有較好的指向性——頻率越高，指向性越強。這在諸如探傷和水下聲通訊等應用場合是主要的考慮因素。

2. 頻率高時，相應地波長将變短，因而波長可與傳播超聲波的試樣材料的尺寸相比拟，甚至波長可遠小于試樣材料的尺寸．這在厚度尺寸很小的測量應用中以及在高分辨率的探傷應用中是非常重要的。

3. 超聲波用起來很安靜，人們聽不到它。這一點在高強度工作場合尤為重要。這些高強度的工作用可聞頻率的聲波來完成時往往更有效，然而遺憾的是，可聞聲波工作時所産生的噪聲令人難以忍受，有時甚至是對人體有害的。

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