超声与次声的应用.pdfVIP

声音是由物体振动产生的，物理学中，把每秒振动的次数称为频率。人耳能听到声音的

频率范围是20Hz——20000Hz之间，高于或低于这个范围人耳都不能听见。频率高于20000Hz

的声音叫超声，超声具有能量大、沿直线传播的特点，所以在现代技术中具有广泛地应用。

我们人类直到第一次世界大战才学会利用超声，此时人们向水中发出一系列不同频率

的超声，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。如果渔船载有水下超声发生器，它旋转着向各个方向发射超声，超声遇到鱼群

会反射回来，渔船探测到反射的超声就知道鱼群的位置了．这种仪器叫做声纳．到目前为止，

声纳已被广泛地应用于各种船只、舰艇和潜艇。利用它可以探测水中的暗礁、敌人的潜艇，

测量海水的深度等．根据同样的道理也可以用超声探测金属、陶瓷混凝土制品，甚至水库大

坝，检查内部是否有气泡、空洞或裂纹．

有趣的是，很多动物都有完善的发射和接收超声的器官．以昆虫为食的蝙蝠，视觉很差，

飞行中不断发出超声脉冲，依靠昆虫身体的反射波来发现食物．海豚也有完善的“声纳”系统，

使它能在混浊的水中准确地确定远处小鱼的位置．现代的无线电定位器——雷达，质量有几

十、几百、几千千克，蝙蝠的超声定位系统只有几分之一克，而在一些重要性能上，如确定

目标方位的精确度、抗干扰的能力等都远优于现代的无线电定位器．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和创制新的设备，这是近几十年来发

展起来的一门新学科，叫做仿生学．

利用超声焊接技术于塑胶工业上在世界各地已日趋普遍。由于应用此技术可取代过去生

产上需要的熔剂、粘合剂、扣钉或其它机械固定法，从而提高了生产效率、降低了成本，并

能达到完美的焊接的效果。

医学上最早利用超声是在1942年，奥地利医生杜西克首次用超声技术扫描脑部结构；

以后到了60年代医生们开始将超声应用于腹部器官的探测。如今超声扫描技术已成为现代

医学诊断不可缺少的工具。

理论研究表明，在振幅相同的情况下，一个物体振动的能量跟振动频率的二次方成正

比．超声在介质中传播时，介质质点振动的频率很高，因而能量很大．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的湿度．这就是超声加湿器的原理．对于咽喉炎、气管

炎等疾病，药力很难达到患病的部位．利用加湿器的原理，把药液雾化，让病人吸入，能够

增进疗效．如果将高能超声聚焦，能量甚至足以震碎石块，所以可以用来击碎体内结石，使

患者免受手术之苦。

医学超声检查的工作原理与声纳有一定的相似性，即将超声发射到人体内，当它在体内

遇到界面时会发生反射及折射，并且在人体组织中可能被吸收而衰减。因为人体各种组织的

形态与结构是不相同的，因此其反射与折射以及吸收超声的程度也就不同，医生们正是通过

仪器所反映出的波型、曲线，或影象的特征来辨别它们。此外再结合解剖学知识、正常与病

理的改变，便可诊断所检查的器官是否有病。人体各个内脏的表面对超声的反射能力是不同

的，健康内脏和病变内脏的反射能力也不一样．平常说的“B超”就是根据内脏反射的超声进

行造影，帮助医生分析体内的病变．

目前，医生们应用的超声诊断方法有不同的形式，可分为A型、B型、M型及D型四

大类。

金属零件、玻璃和陶瓷制品的除垢是件麻烦事．如果在放有这些物品的清洗液中通入超

声，清洗液的剧烈振动冲击物品上的污垢，能够很快清洗干净，而不需直接接触物件的

表面。因此用来对医疗器械和食物等进行杀菌消毒。眼镜公司替我们洗眼镜时也是用这

种方法。

此外，超声去脂技术也可用于各种肥胖症及局部脂肪堆积者，以改善其体形．超声在组

织深部引起每秒一百万次的细微震动，能给予组织刺激，促进新陈代谢，使废物排出．在人

体面部进行治疗，以达到美容目的．用超声处理的种子可以缩短发芽时间，提高发芽率。

频率低于20赫兹的叫次声。次声的来源有：地震、火山爆发、风暴、海啸，核爆炸、

导弹发射和火箭发射也能产生次声。次声波由于频率很低，在传播过程中衰减很小。当次声

在大气中传播几千千米时，空气对其吸收还不到万分之几分贝。因此，次声波可以在空气、

地面等介质中传播得很远。例如一包5kg的炸药爆炸时，几千米以外就听不到爆炸声了，但

由爆炸引起的次声却能传到80km远处。1883年8月27日，印度尼西亚的喀拉喀托火山突

然大爆发，产生了强爆炸波，发出了巨响。同时产生的次