超声与次声波.pptVIP

超声与次声波 一、超声波 1、简介：所谓振动是指物质的质点在其平衡位置附近进行的往返运动。譬如，鼓面经敲击后，它就上下振动，这种振动状态通过空气媒质向四面八方传播，这便是声波。 即当物体振动时会发出声音。每秒钟振动的次数称为声音的频率，它的单位是赫兹。 我们人类耳朵能听到的声波频率为20～20000赫 兹。当声波的振动频率大于20000赫兹或小于20赫兹时，我们便听不见了。因此，我们把频率高于20000赫兹的声波称为“超声波”。 频率小于20Hz的声波叫做次声波。 另一种分法是：声波，指人耳能感受到的一种纵波，其频率范围为16Hz-20KHz。 当声波的频率低于16Hz时就叫做次声波，高于20KHz则称为超声波。 2、超声波的产生 研究超声波的产生、传播 、接收，以及各种超声效应和应用的声学分支叫超声学。 产生超声波的装置有机械型超声发生器（例如气哨、汽笛和液哨等）、利用电磁感应和电磁作用原理制成的电动超声发生器、以及利用压电晶体的电致伸缩效应和铁磁物质的磁致伸缩效应制成的电声换能器等。 3、超声效应：当超声波在介质中传播时，由于超声波与介质的相互作用，使介质发生物理的和化学的变化，从而产生一系列力学的、热学的、电磁学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。 比如，当超声波在流体介质中时 ,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。 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。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。 4、超声波的特点 研究表明,在振幅相同的条件下,一个物体振动的能量与振动频率成正比,超声波在介质中传播时,介质质点振动的频率很高,因而能量很大。 1）超声波可传递很强的能量。 2）超声波可在气体、液体、固体、固熔体等介质中有效传播，在传播时，方向性强，且可传播足够远的距离。 3）超声与传声媒质的相互作用适中，易于携带有关传声媒质状态的信息（诊断或对传声媒质产生效应），可以作为探测与负载信息的载体。 4）超声波会产生反射、干涉、叠加和共振现象。 5）当其强度超过一定值时，它就可以通过与传播超声波的媒质的相互作用，去影响，改变以致破坏后者的状态，性质及结构 。 超声波依其波传送方向的波动方式可分为纵波,横波,表面波,蓝姆波四种。其在一种物质中传送,或由一种物质传入另一种物质时,由于受到衰减,反射及折射的作用,其能量必然愈来愈弱;但是在材料密度较大的部分,音压却会增大，即音量减小，能量减少；反之在疏松的部分,其音量变大。 5、超声波的应用 1）因为能量很大，在我国北方干燥的冬季,如果把超声波通入水罐中,剧烈的振动会使罐中的水破碎成许多小雾滴,再用小风扇把雾滴吹入室内,就可以增加室内空气湿度。超声波加湿器的原理。 2）利用超声波巨大的能量还可以使人体内的结石做剧烈的受迫振动而破碎， 从而减缓病痛，达到治愈的目的。还可应用于牙科、癌症等的治疗。 3）虽然说人类听不出超声波，但不少动物却有此本领。它们可以利用超声波“导航”、追捕食物，或避开危险物。 大家可能看到过夏天的夜晚有许多蝙蝠在庭院里来回飞翔，它们为什么在没有光亮的情况下飞翔而不会迷失方向呢？ 原因就是蝙蝠能发出2～10万赫兹的超声波，这好比是一座活动的“雷达站”。蝙蝠正是利用这种“声呐”判断飞行前方是昆虫，或是障碍物的。 而使用的雷达的质量有几十,几百,几千千克,并且在一些重要性能上的精确度、抗干扰能力等,蝙蝠远优与现代无线电定位器。 深入研究动物身上各种器官的功能和构造,将获得的知识用来改进现有的设备,这是近几十年 来发展起来的一门新学科,叫做仿生学。 4）第一次世界大战才学会利用超声波，这就是利用“声呐”的原理来探测水中目标及其状态，如潜艇的位置等。此时人们向水中发出一系列不同频率的超声波，然后记录与处理反射回声，从回声的特征我们便可以估计出探测物的距离、形态及其动态改变。 声呐与雷达的区别：