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超音波介绍及应用领域

2019-5-31 19:50:45点击:

超音波介绍及应用领域

超音波学是研究超音波的产生、接收和在媒质中的传播规律,超音波的各种效应,以及超音波在基础研究和国民经济各部门的应用等内容的声学重要分支。频率高于人类听觉上限频率(20000)的声波,称为超音波。

超音波的研究和发展,与媒质中超音波的产生和接收的研究密切相关。 1883年首次制成超音波气哨,此后又出现了各种形式的气哨、汽笛和液哨等机械型超音波发生器(又称换能器)。由于这类换能器成本低,所以经过不断改进,至今还仍广泛地用于对流体媒质的超音波处理技术中。

20世纪初,电子学的发展使人们能利用某些材料的压电效应和磁致伸缩效应制成各种机电换能器。 1917年,法国物理学家朗之万用天然压电石英制成了夹心式超音波换能器,并用来探查海底的潜艇。

随着军事和国民经济各部门中超音波应用的不断发展,又出现更大超音波功率的磁致伸缩换能器,以及各种不同用途的电动型、电磁力型、静电型换能器等多种超音波换能器。当超音波在媒质中传播时,由于声波和媒质之间的相互作用,使媒质发生一系列物理的和化学的变化,也出现一系列力学、光学、电、化学等超音波效应。

当液体中有强度超过该液体的空穴阈的超音波传播时,液体内会产生大量的气泡,小气泡将随着超音波振动而逐渐生长和增大,然后又突然破灭和分裂,分裂后的气泡又连续生长和破灭,这种现象称之为空穴。

这些小气泡急速崩溃时在气泡内产生了高温高压,并且由于气泡周围的液体高速冲入气泡,而在气泡附近的液体中产生了强烈的局部激波,也形成了局部的高温高压,从而产生了超音波的清洗、粉碎、乳化、分散、促进化学反应等一系列的作用,同时还伴有强烈的空穴杂讯和声致发光。在液体中进行的超音波处理技术,大多数都与空穴作用有关。

应用领域:

超音波处理是通过超音波对物质的作用而来改变或加速改变物质的一些物理、化学、生物特性或状态的技术。

由于使用适当的换能器可产生大功率的超音波,而通过聚焦、增幅杆等方法,还可获得高声强的超音波,加上液体中的空穴现象,使得利用超音波进行加工、清洗、焊接、乳化、粉碎、脱气、促进化学反应、医疗,以及种子处理等已经广泛地应用于工业、农业、医学、科研、清洗、军事、卫生等各个部门,并还在继续发展。