超聲波的特性

    超聲波是什么?

    超聲

　  ultrasonic(ultrasound)聲音是與人類生活緊密相聯(lián)的一種自然現(xiàn)象。當(dāng)聲的頻率高到超過人耳聽覺的頻率極限(根據(jù)大量調(diào)查，取整數(shù)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(xué)上的定律。即超聲波射線從一種物質(zhì)表面反射時，入射角等于反射角，當(dāng)射線透過一種物質(zhì)進(jìn)入另一種密度不同的物質(zhì)時就會產(chǎn)生折射，也就是要改變它的傳插方向，兩種物質(zhì)的密度差別愈大，則折射也愈大。

    吸收特性

    聲波在各種物質(zhì)中傳播時，隨著傳播距離的增加，強(qiáng)度會漸進(jìn)減弱，這是因為物質(zhì)要吸收掉它的能量。

　  對于同一物質(zhì)，聲波的頻率越高，吸收越強(qiáng)。

    對于一個頻率一定的聲波，在氣體中傳播時吸收最歷害，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(yè)部門中有廣泛的應(yīng)用，主要之點還在于比聲波具有強(qiáng)大得多的功率。為什么有強(qiáng)大的功率呢?因為當(dāng)聲波到達(dá)某一物資中時，由于聲波的作用使物質(zhì)中的分子也跟著振動，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(zhì)量有關(guān)外，是由分子的振動速度的平方?jīng)Q定的,所以如果聲波的頻率愈高，也就是物質(zhì)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(zhì)足夠大的功率。

    超聲波的聲壓特性

    當(dāng)聲波通入某物體時,由于聲波振動使物質(zhì)分子產(chǎn)生壓縮和稀疏的作用，將使物質(zhì)所受的壓力產(chǎn)生變化。由于聲波振動引起附加壓力現(xiàn)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(zhì)分子產(chǎn)生顯諸的聲壓作用、例如當(dāng)水中通過一般強(qiáng)度的超聲波時，產(chǎn)生的附加壓力可以達(dá)到好幾個大氣壓力。液體中存起著如此巨大的聲壓作用，就會引起值得注意的現(xiàn)象。當(dāng)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(dāng)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;不大會產(chǎn)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，這種斷裂作用特別容易發(fā)生在液體中存在雜質(zhì)或氣泡的地方，因為這些地方液體的強(qiáng)度特別低，也就特別經(jīng)受不起幾倍于大氣壓力的拉力作用。由于發(fā)生斷裂的結(jié)果，液體中會產(chǎn)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。空腔閉合的時候會產(chǎn)生很大的瞬時壓力，一般可以達(dá)到幾千甚至幾萬個大氣壓力。液體在這種強(qiáng)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(xiàn)象。

    超聲波的應(yīng)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(qiáng)。這在諸如探傷和水下聲通訊等應(yīng)用場合是主要的考慮因素。

    2. 頻率高時，相應(yīng)地波長將變短，因而波長可與傳播超聲波的試樣材料的尺寸相比擬，甚至波長可遠(yuǎn)小于試樣材料的尺寸.這在厚度尺寸很小的測量應(yīng)用中以及在高分辨率的探傷應(yīng)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(qiáng)度工作場合尤為重要。這些高強(qiáng)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，可聞聲波工作時所產(chǎn)生的噪聲令人難以忍受，有時甚至是對人體有害的。