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超聲波

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通用電子生產的超音波器材
紅:次聲波、藍:可聽聲波、綠:超聲波

超聲波(英語:Ultrasound),是指任何聲波振動,其頻率超過人類耳朵可以聽到的最高閾值20kHz(千赫)。超音波由於其高頻特性而被廣泛應用於醫學、工業、情報等眾多領域。

某些動物,如狗隻海豚、以及蝙蝠等都有著超乎人類的耳朵,也因此可以聽到超聲波。亦有人利用這個特性製成能產生超音波來呼喚狗隻的犬笛

人類聽覺能察覺的波動,稱之為聲音,此時之音波稱為可聽波。而所謂超音波,物理性質與與可聽波相同,只能透過具有彈性與慣性介質(如空氣),其利用空氣分子產生膨脹或壓縮的運動而傳播其波動;因此,音波與超音波均無法在真空中傳播。

用途[編輯]

超音波在軍事醫療工業中有較大的用途。它應用按功率的大小可分為功率超音波檢測超音波

功率超音波的應用包括焊接、鑽孔、粉碎、清洗、乳化等,它們多屬於只發射不接受的超音波設備。目前人們對超音波加工的確切理論仍未透徹認識。

檢測超音波在軍事中的應用有雷達定位等。醫用超音波可以穿透肌肉及軟組織,使得這項技術常用來掃描很多器官,以協助醫療上的診斷和治療。產科超音波也常用在懷孕時期的檢查。醫生可以利用超音波成像法透視身體,但由於超音波不能穿透骨頭,所以雖然超音波對人體傷害比較低,但仍不能完全取代X光。典型超音波大約2MHz到10MHz的頻率,檢測超音波波設備有發射及接收。

設備[編輯]

超音波醫療掃描

超音波診斷儀[編輯]

由於其無創及無放射性而普遍使用於醫療上,可用於診斷人體內器官及組織的病變。尤其在婦產領域,因電離輻射有致畸胎性,基本不會對胎兒或母親採用X光、CT等診斷設備,此時超音波就成為最佳選擇。與X光及CT相比,超音波診斷儀擁有兩個特點,第一是無放射性,也就是安全性高;第二是實時性,看到的圖像是實時的,不需要等待膠片沖洗或數位成像的時間,這不僅節約時間,而且可以實時進行測量,可以應用在心血管領域,測出血液流速,從而診斷病變情況。由於這兩個特點,超音波超越了放射設備,成為醫院與診所必備的診斷儀器。但超音波診斷的圖像(聲像圖)不如X線圖清晰,且不適用於骨骼內部或含氣體的組織(如肺、胃、腸)的診斷,因此不能完全替代放射設備。

超音波清洗機[編輯]

可用於清潔用途,一般認為這是利用了超音波在液體中的「空穴現象」。超音波清洗機的清潔原理在於利用超音波震動清水,使微細的真空氣泡在水裡產生,當真空氣泡爆破時釋放了儲存在氣泡裡面的能量,釋放溫度約5,000℃以及超過10,000磅吋的壓力將物件表面的油脂或污垢帶走[1]。清洗機所產生的超音波頻率約為20-50kHz,可應用在珠寶鏡片或其他光學儀器牙醫用具外科手術用具及工業零件的清潔。除可以發出較低頻率的純機械的超聲哨子以外,一般超音波設備由超聲電源換能器變幅杆工具頭等構成。換能器壓電陶瓷換能器和磁致換能器兩種。

超音波測距儀[編輯]

用於量度距離。通過超音波發射裝置發出超音波,根據接收器接到超音波的時間差就可以知道距離,與雷達測距原理相似。超聲波發射器向某一方向發射超聲波,在發射的同時開始計時,超聲波在空氣中傳播,途中碰到障礙物就立即返回來,超聲波接收器收到反射波就立即停止計時。(超聲波在空氣中的傳播速度為v=340m/s,根據計時器記錄的時間t,就可以計算出發射點距障礙物的距離s,即:

超聲波焊接[編輯]

  • 用於熔接兩個一樣材質或不一樣的塑膠件。
  • 將金屬部件固定於塑膠上。
  • 用來切除多餘的塑膠結構。

參見[編輯]

外部連結[編輯]

參考資料[編輯]