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你知道超聲波是如何產(chǎn)生的嗎

閱讀:7488        發(fā)布時(shí)間:2021/1/22
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       聲波是物體機(jī)械振動(dòng)狀態(tài)(或能量)的傳播形式。超聲波是指振動(dòng)頻率大于20000Hz以上的,其每秒的振動(dòng)次數(shù)(頻率)甚高,超出了人耳聽(tīng)覺(jué)的一般上限(20000Hz),人們將這種聽(tīng)不見(jiàn)的聲波叫做超聲波。由于其頻率高,因而具有許多特點(diǎn):首先是能量集中,其波長(zhǎng)比一般聲波短得多,因而可以用來(lái)切削、焊接、鉆孔等。再者由于它頻率高,波長(zhǎng)短,衍射不嚴(yán)重,具有良好的定向性,工業(yè)與醫(yī)學(xué)上常用超聲波進(jìn)行超聲探測(cè)。
       超聲和可聞聲本質(zhì)上是一致的,它們的共同點(diǎn)都是一種機(jī)械振動(dòng)模式,通常以縱波的方式在彈性介質(zhì)內(nèi)會(huì)傳播,是一種能量的傳播形式,其不同點(diǎn)是超聲波頻率高,波長(zhǎng)短,在一定距離內(nèi)沿直線傳播具有良好的束射性和方向性,1MHz=10^6Hz,即每秒振動(dòng)100萬(wàn)次,可聞聲的頻率在20~20000Hz之間。
       超聲波在媒質(zhì)中的反射、折射、衍射、散射等傳播規(guī)律,與可聽(tīng)聲波的規(guī)律沒(méi)有本質(zhì)上的區(qū)別。但是超聲波的波長(zhǎng)很短,只有幾厘米,甚至千分之幾毫米。與可聽(tīng)聲波比較,超聲波具有許多奇異特性:傳播特性──超聲波的波長(zhǎng)很短,通常的障礙物的尺寸要比超聲波的波長(zhǎng)大好多倍,因此超聲波的衍射本領(lǐng)很差,它在均勻介質(zhì)中能夠定向直線傳播,超聲波的波長(zhǎng)越短,該特性就越顯著。功率特性──當(dāng)聲音在空氣中傳播時(shí),推動(dòng)空氣中的微粒往復(fù)振動(dòng)而對(duì)微粒做功。
       聲波功率就是表示聲波做功快慢的物理量。在相同強(qiáng)度下,聲波的頻率越高,它所具有的功率就越大。由于超聲波頻率很高,所以超聲波與一般聲波相比,它的功率是非常大的。空化作用──當(dāng)超聲波在介質(zhì)的傳播過(guò)程中,存在一個(gè)正負(fù)壓強(qiáng)的交變周期,在正壓相位時(shí),超聲波對(duì)介質(zhì)分子擠壓,改變介質(zhì)原來(lái)的密度,使其增大;在負(fù)壓相位時(shí),使介質(zhì)分子稀疏,進(jìn)一步離散,介質(zhì)的密度減小,當(dāng)用足夠大振幅的超聲波作用于液體介質(zhì)時(shí),介質(zhì)分子間的平均距離會(huì)超過(guò)使液體介質(zhì)保持不變的臨界分子距離,液體介質(zhì)就會(huì)發(fā)生斷裂,形成微泡。這些小空洞迅速脹大和閉合,會(huì)使液體微粒之間發(fā)生猛烈的撞擊作用,從而產(chǎn)生幾千到上萬(wàn)個(gè)大氣壓的壓強(qiáng)。

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