1超聲波簡介

我們把頻率高于20KHz的聲波稱為超聲波，超聲波具有良好的方向性和穿透能力，特別是在水中，傳播距離更遠。無論是在軍事上、農業上還是在生活中都有廣泛的應用，可以用來測速度、測距離、消毒殺菌、清洗、焊接等。

人耳能聽到的超聲波頻率范圍大概是20Hz-20KHz，超聲波的頻率大于人類聽覺上限，因此叫做“超聲波”。

超聲波與普通聲波一樣，也具有反射、折射、衍射、散射等特點，但是超聲波的波長較短，有的是幾厘米，低至千分之幾毫米。波長越短，聲波的衍射特性就越差，可以在介質中穩定地進行直線傳播，因此波長較短的超聲波具有很強的直線傳播能力。眾所周知，聲音在空氣中傳播時，會推動空氣中的粒子振動做功，而聲波功率的大小表示聲波做功快慢，在相同環境下，聲波的頻率越高功率就越大。超聲波的頻率大于20KHz，因此超聲波的功率較高。

超聲波主要有兩個參數：

頻率：F≥20000Hz（通常把F≥15000Hz的聲波也稱為超聲波）；

功率密度：p=發射功率（W）/發射面積（cm2）；通常p≥0.3w/cm。

超聲波具有如下特性：

（1）超聲波具有在氣體、液體、固體等介質中進行效傳播的能力。

（2）超聲波具有很強的傳遞能量的能力。

（3）超聲波具有反射特性，還會產生干涉、疊加和共振現象。

（4）超聲波在液體介質中傳播時，可在界面上產生空化現象和強烈的沖擊。

2超聲波用途

超聲波在生活中的很多方面都有應用，主要有以下幾個方面：

1）醫學方面

在醫學方面，超聲波主要應用為醫學診斷與臨床治療。醫學診斷中，超聲波的主要應用為B超。由于超聲波具有反射、折射等特點，如果將超聲波發射到人體內，它就會在人體內部發生反射，人體內部各個形狀大小都不一樣，因此反射回來的聲波方向、強度等信息也不同，醫生通過對反射回來的聲波進行分析，再結合一些醫學方面的專業知識，就可以知道人體內部的某些部位是否產生病變。

在臨床治療中，超聲波主要被用來殺死腫瘤細胞和超聲針灸，我們知道超聲波的功率很大，利用醫學影像技術，將多束超聲波聚焦在病變的細胞上，控制好照射的強度和時間，短時間的溫度將達到70~100℃，在保護周圍組織的同時殺死了病變細胞。

超聲針灸就是利用超聲波技術來刺激穴位，這種療法對組織沒有損傷，而且具有無痛、無不適應等優點，在治療小孩子或者一些害怕針灸的患者時有很好的效果。此外，超聲波在體外碎石，理療、牙科等方面也經常使用。

2）超聲清洗

超聲清洗主要基于空化作用，空化作用總體上就是在有壓力和無壓力作用時，每一秒都進行著幾萬次這樣的變換，超聲波在液體內部不斷地進行透射作用，在沒有壓力作用時，液體內部就會出現真空核泡群，在有壓力作用時，真空核泡群在壓力的作用下產生強大的沖擊力，因此可以帶走物體表面的污垢，完成清洗工作。一些表面凹凸不平的器件，或者特別小難以清洗的部件，例如鐘表、電子元器件、電路板等都可以達到很好的清洗效果。而且隨著超聲波頻率的升高，空化作用的效果會減弱，因此超聲波清理的效果很好卻不會傷害到器件表面。

3）超聲測距

由于超聲波的波長相對較短，具有良好的方向性和穿透能力，能量消耗的比較慢，在介質中傳播距離較遠。而且超聲測距的原理簡單，比其他的測距方式都方便容易操作，計算也比較簡便，測量精度也能滿足要求，因此在一些移動式機器人或者導盲系統中有廣泛的應用。