超声波是一种频率高于20000Hz(赫兹)的声波,它的方向性好,反射能力强,易于获得较集中的声能,在水中传播距离比空气中远,可用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等。在医学、军事、工业、农业上有很多的应用。超声波因其频率下限超过人的听觉上限而得名。
科学家们将每秒钟振动的次数称为声音的频率,它的单位是赫兹(Hz)。我们人类耳朵能听到的声波频率为20Hz~20000Hz。因此,我们把频率高于20000Hz的声波称为“超声波”。通常用于医学诊断的超声波频率为1MHz~30MHz。
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超声波特点
1)超声波在传播时,波长短,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)超声波可传递能量。
6)超声波会产生反射、干涉、叠加和共振现象。
超声波是声波的一部分,是人耳听不见、频率高于20KHZ的声波。
它和声波有共同之处,即都是由物质振动而产生的,并且只能在介质中传播;同时,它也广泛地存在于自然界,许多动物都能发射和接收超声波,其中以蝙蝠最为突出,它能利用微弱的超声回波在黑暗中飞行并捕捉食物。
但超声还有它的特殊性质,如具有较高的频率与较短的波长,所以,它也与波长很短的光波有相似之处。
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超声强度是以指数而衰减的。例如频率为106Hz的超声波在离开声源以后,在空气中经过0. 5m距离,其强度就要减弱一半;在水中传播,要经过500m的距离后才使强度减弱一半,可看出在水中传播的距离相当于在空气中传播距离的1000倍。
随着频率的增高,衰减越快。如频率为1011Hz的超声在空气中传播,当在离开声源的一刹那间就会全部消失得无影无踪。在粘度很大的液体中,超声被吸收得更快。
例如在200C时,使频率为300kHz的超声的强度减至一半,只需0.4m厚的空气就够了,至于在水中就要经过440m,在变压器油中就要传播100m左右,而在石蜡中只需传播3m左右。因此,粒度极大的物质(橡皮、胶木、沥青)则是超声波良好的绝缘体。
超声波传播的能量比可听声大得多。因为当声波到达某一物质时,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一样,所以分子振动频率决定了分子振动的速度,频率越高速度越大。
从而物质的分子由振动而获得了能量,其能量除了与分子的质量有关外,还与分子的振动速度的平方成正比,而振动速度又与分子振动的频率有关,所以声波的频率越高,也就是物质分子得到的能量越高。
超声波的频率比声波的频率可高得多,所以超声波可使物质分子获得更大的能量。
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