超声与次声的作用和危害

超声与次声的作用和危害,第1张

一系列力学的、热的、电磁的和化学的超声效应,包括以下4种效应:

①机械效应。超声波的机械作用可促成液体的乳化、凝

胶的液化和固体的分散。当超声波流体介质中形成驻波时 ,

悬浮在流体中的微小颗粒因受机械力的作用而凝聚在波节处,

在空间形成周期性的堆积。超声波在压电材料和磁致伸缩材

料中传播时,由于超声波的机械作用而引起的感生电极化和

感生磁化(见电介质物理学和磁致伸缩)。

②空化作用。超声波作用于液体时可产生大量小气泡 。

一个原因是液体内局部出现拉应力而形成负压,压强的降低

使原来溶于液体的气体过饱和,而从液体逸出,成为小气泡。

另一原因是强大的拉应力把液体“撕开”成一空洞,称为空

化。空洞内为液体蒸气或溶于液体的另一种气体,甚至可能

是真空。因空化作用形成的小气泡会随周围介质的振动而不

断运动、长大或突然破灭。破灭时周围液体突然冲入气泡而

产生高温、高压,同时产生激波。与空化作用相伴随的内摩

擦可形成电荷,并在气泡内因放电而产生发光现象。在液体

中进行超声处理的技术大多与空化作用有关。

③热效应。由于超声波频率高,能量大,被介质吸收时

能产生显著的热效应。

④化学效应。超声波的作用可促使发生或加速某些化学

反应。例如纯的蒸馏水经超声处理后产生过氧化氢;溶有氮

气的水经超声处理后产生亚硝酸;染料的水溶液经超声处理

后会变色或退色。这些现象的发生总与空化作用相伴随。超

声波还可加速许多化学物质的水解、分解和聚合过程。超声

波对光化学和电化学过程也有明显影响。各种氨基酸和其他

有机物质的水溶液经超声处理后,特征吸收光谱带消失而呈

均匀的一般吸收,这表明空化作用使分子结构发生了改变 。

超声应用 超声效应已广泛用于实际,主要有如下几方

面:

①超声检验。超声波的波长比一般声波要短,具有较好

的方向性,而且能透过不透明物质,这一特性已被广泛用于

超声波探伤、测厚、测距、遥控和超声成像技术。

超声成像是利用超声波呈现不透明物内部形象的技术 。

把从换能器发出的超声波经声透镜聚焦在不透明试样上,从

试样透出的超声波携带了被照部位的信息(如对声波的反射、

吸收和散射的能力),经声透镜汇聚在压电接收器上,所得

电信号输入放大器,利用扫描系统可把不透明试样的形象显

示在荧光屏上。上述装置称为超声显微镜。超声成像技术已

在医疗检查方面获得普遍应用,在微电子器件制造业中用来

对大规模集成电路进行检查,在材料科学中用来显示合金中

不同组分的区域和晶粒间界等。

声全息术是利用超声波的干涉原理记录和重现不透明物

的立体图像的声成像技术,其原理与光波的全息术基本相同,

只是记录手段不同而已(见全息术)。用同一超声信号源激

励两个放置在液体中的换能器,它们分别发射两束相干的超

声波:一束透过被研究的物体后成为物波,另一束作为参考

波。物波和参考波在液面上相干叠加形成声全息图,用激光

束照射声全息图,利用激光在声全息图上反射时产生的衍射

效应而获得物的重现像,通常用摄像机和电视机作实时观察。

②超声处理。利用超声的机械作用、空化作用、热效应

和化学效应,可进行超声焊接、钻孔、固体的粉碎、乳化 、

脱气、除尘、去锅垢、清洗、灭菌、促进化学反应和进行生

物学研究等,在工矿业、农业、医疗等各个部门获得了广泛

应用。

③基础研究。超声波作用于介质后,在介质中产生声弛

豫过程,声弛豫过程伴随着能量在分子各自电度间的输运过

程,并在宏观上表现出对声波的吸收(见声波)。通过物质

对超声的吸收规律可探索物质的特性和结构,这方面的研究

构成了分子声学这一声学分支。

普通声波的波长远大于固体中的原子间距,在此条件下

固体可当作连续介质 。但对频率在1012赫以上的 特超声波 ,

波长可与固体中的原子间距相比拟,此时必须把固体当作是

具有空间周期性的点阵结构。点阵振动的能量是量子化的 ,

称为声子(见固体物理学)。特超声对固体的作用可归结为

特超声与热声子、电子、光子和各种准粒子的相互作用。对

固体中特超声的产生、检测和传播规律的研究,以及量子液

体——液态氦中声现象的研究构成了近代声学的新领域——

量子声学。

<危害>:

超声波的频率高至20000Hz以上(每秒振动20000次以上),由于它的频率高,因此具有以下特点:(a)方向性好,几乎沿直线传播;(b)穿透能力强,能穿透许多电磁波不能穿透的物质;(c)在媒质中传播时能产生巨大的作用力,可以用来为硬质材料做切割、凿孔等,也可以用来清洗和消毒等对于超声波的应用,我们比较熟悉的就是医院中常用的B超,它是把超声波射入人体,根据人体组织对超声波的传导和反射能力的变化来判断有无异常,如对人体脏器做病变检查、结石检查等,它具有对人体无损伤、简便迅速的优点.

  次声又称亚声,是频率在20Hz以下的低频率波.许多自然灾害如地震、火山爆发、龙卷风等在发生前都会发出次声波.次声波对人体能够造成危害,引起头痛、呕吐、呼吸困难等症状.在20世纪30年代,美国一位物理学家做过实验:他把一台次声发生器带进剧场,开演后悄悄地打开,然后坐在自己的包厢内观察动静,只见坐在次声器四周的观众产生一种惶恐不安和迷惑不解的神情,并很快蔓延到整个剧场.次声波的特点是来源广、传播远、穿透力强科学家们利用它来预测台风、研究大气结构等.在军事上可以利用次声来侦察大气中的核爆炸、跟踪导弹等等.

1890年, 一艘名叫“马尔波罗号”帆船在从新西兰驶往英国的途中,突然神秘地失踪了. 20年后,人们在火地岛海岸边发现了它.奇怪的是:船上的开都原封未动.完好如初.船长航海日记的字迹仍然依稀可辨;就连那些死已多年的船员,也都“各在其位”,保持着当年在岗时的“姿势”;

1948年初,一艘荷兰货船在通过马六甲海峡时,一场风暴过后,全船海员莫明其妙地死光;在匈牙利鲍拉得利山洞入口, 3名旅游者齐刷刷地突然倒地,停止了呼吸......

上述惨案,引起了科学家们的普遍关注,其中不少人还对船员的遇难原因进行了长期的研究.就以本文开头的那桩惨案来说,船员们是怎么死的?是死于天火或是雷击的吗?不是,因为船上没有丝毫燃烧的痕迹;是死于海盗的刀下的吗?不!遇难者遗骸上看到死前打斗的迹象;是死于饥饿干渴的吗?也不是!船上当时贮存着足够的食物和淡水.至于前面提到的第二桩和第三桩惨案,是自杀还是他杀?死因何在?凶手是谁?检验的结果是:在所有遇难者身上,都没有找到任何伤痕,也不存在中毒迹象.显然,谋杀或者自杀之说已不成立.那么,是以及病一类心脑血管疾病的突然发作致死的吗?法医的解剖报告表明,死者生前个个都很健壮!

经过反复调查,终于弄清了制造上述惨案的“凶手”,是一种为人们所不很了解的次声的声波.次声波是一种每秒钟振动数很少,人耳听不到的声波.次声的声波频率很低,一般均在20兆赫以下,波长却很长,传播距离也很远.它比一般的声波、光波和无线电波都要传得远.例如,频率低于1赫的次声波,可以传到几千以至上万公里以外的地方.1960年,南美洲的智利发生大地震,地震时产生的次声波传遍了全世界的每一个角落!1961年,苏联在北极圈内进行了一次核爆炸,产生的次声波竟绕地球转了5圈之后才消失!

次声波具有极强的穿透力,不仅可以穿透大气、海水、土壤,而且还能穿透坚固的钢筋水泥构成的建筑物,甚至连坦克、军舰、潜艇和飞机都不在话下.次声穿透人体时,不仅能使人产生头晕、烦燥、耳鸣、恶心、心悸、视物模糊,吞咽困难、胃痛、肝功能失调、四肢麻木,而且还可能破坏大脑神经系统,造成大脑组织的重大损伤.次声波对心脏影响最为严重,最终可导致死亡.

为什么次声波能致人于死呢?

原来,人体内脏固有的振动频率和次声频率相近似(0.01~20赫),倘若外来的次声频率与体内脏的振动频率相似或相同,就会引起人体内脏的“共振”,从而使人产生上面提到的头晕、烦躁、耳鸣、恶心等等一系列症状.特别是当人的腹腔、胸腔等固有的振动频率与外来次声频率一致时,更易引起人体内脏的共振,使人体内脏受损而丧命.前面开头提到的发生在马六甲海峡的那桩惨案,就是因为这艘货船在驶近该海峡时,恰遇上海上起了风暴.风暴与海浪摩擦,产生了次声波.次声波使人的心脏及其它内脏剧烈抖动、狂跳,以致血管破裂,最后促使死亡.

次声虽然无形,但它却时刻在产生并威胁着人类的安全.在自然界,例如太阳磁暴、海峡咆哮、雷鸣电闪、气压突变;在工厂,机械的撞击、摩擦;军事上的原子弹、氢弹爆炸试验等等,都可以产生次声波.

由于次声波具有极强的穿透力,因此,国际海难救助组织就在一些远离大陆的岛上建立起“次声定位站”,监测着海潮的洋面.一旦船只或飞机失事附海,可以迅速测定方位,进行救助.

近年来,一些国家利用次声能够“杀人”这一特性,致力次声武器——次声炸弹的研制尽管眼下尚处于研制阶段,但科学家们预言;只要次声炸弹一声爆炸,瞬息之间,在方圆十几公里的地面上,所有的人都将被杀死,且无一能幸免.次声武器能够穿透15厘米的混凝土和坦克钢板.人即使躲到防空洞或钻进坦克的“肚子”里,也还是一样地难逃残废的厄运.次声炸弹和中子弹一样,只杀伤生物而无损于建筑物.但两者相比,次声弹的杀伤力远比中子弹强得多.

脑多普勒超声(TCD)是通过脑多普勒超声对脑进行检查的一种方法。

经颅彩色多普勒显象:经颞窗、枕窗、眶窗探查,可探及大脑动脉,根据颅内血管的流速、频宽、流向异常或音频异常等确定,应用于脑血管疾病的诊断及病因分类。

标准正常TCD的判定标准: 

(1)

血流速度在正常值范围。 

(2)

其他参数(PI

、RI、

S/D)在正常值范围。 

(3)

脑内血流速度值按正常顺序排列。正常顺序(高-低)为:MCA、

ACA、

ICA、

BA、

PCA、

VA、

PICA。 

(4)

左右侧流速度及各参数值基本对称。一般两侧相差收缩期峰值不大于20cm/s,舒张末期峰值不大于13cm/s,平均流速不大于15cm/s。 

(5)

血流方向正常。 

(6)

频谱形态正常。 

(7)

血流性质正常

出现湍流或涡流征象即为血流性质异常。 

(8)

音频信号正常

正常音频信号呈柔和吹风样,如出现各种杂音则为异常。

扩展资料

检查过程

由于颅骨较厚,阻碍了超声波的穿透,过去的多普勒超声只能探测颅外动脉的血流动力学变化。脑多普勒超声仪(TCD),能穿透颅骨较薄处及自然孔道,获取颅底主要动脉的多普勒回声信号。

它可探测到的血管主要有: 

ICA:颈内动脉颅内段

CS:颈内动脉虹吸部 

MCA:大脑中动脉 

ACA:大脑前动脉 

PCA:大脑后动脉 

ACOA:前交通动脉 

PCOA:后交通动脉 

OA:眼动脉 

VA:椎动脉 

BA:基底动脉 

PICA:小脑后下动脉 

TCD技术摒弃了传统的脑血流图的不准确性和脑血管造影的有创伤性,同时为CT、MRI等现代影像技术提供了脑血管血流动力学参教,成为影像诊断的重要佐证,可为脑血管病的诊断、监测、治疗提供参考信息,并对能引起脑血液动力学变化的因素进行分析。

参考资料:百度百科-脑多普勒超声(TCD)


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