ultrasonic(ultrasound)
声音是与人类生活紧密相联的一种自然现象。当声的频率高到超过人耳听觉的频率极限(根据大量调查,取整数20000赫)时,
人们就觉察不出声的存在,因而称这种高频率的声为“超”声。
超声波的特点
束射特性
由于超声波的波长短,超声波射线可以和光线一样,能够反射、折射,也能聚焦,而且.遵守几何光学上的定律。即超声波射线从一种物质表面反射时,入射角等于反射角,当射线透过一种物质进入另一种密度不同的物质时就会产生折射,也就是要改变它的传插方向,两种物质的密度差别愈大,则折射也愈大。
吸收特性
声波在各种物质中传播时,随着传播距离的增加,强度会渐进减弱,这是因为物质要吸收掉它的能量。
对于同一物质,声波的频率越高,吸收越强。
对于一个频率一定的声波,在气体中传播时吸收最历害,在液体中传播时吸收比较弱,在固体中传播时吸收最小。
超声波的能量传递特性
超声波所以往各个工业部门中有广泛的应用,主要之点 还在于比声波具有强大得多的功率。为什么有强大的功率呢?因为当声波到达某一物资中时,由于声波的作用使物质中的分子也跟着振动,振动的频率和声波频率—样,分子振动的频率决定了分子振动的速度。频率愈高速度愈大。物资分子由于振动所获得的能量除了与分子的质量有关外,是由分子的振动速度的平方决定的,所以如果声波的频率愈高,也就是物质分子愈能得到更高的能量、超声波的频率比声波可以高很多,所以它可以使物资分子获得很大的能量;换句话说,超声波本身可以供给物质足够大的功率。
超声波的声压特性
当声波通入某物体时,由于声波振动使物质分子产生压缩和稀疏的作用,将使物质所受的压力产生变化。由于声波振动引起附加压力现象叫声压作用。
由于超声波所具有的能量很大,就有可能使物质分子产生显诸的声压作用、例如当水中通过一般强度的超声波时,产生的附加压力可以达到好几个大气压力。液体中存起着如此巨大的声压作用,就 会引起值得注意的现象。当超声波振动使液体分子压缩时,好象分子受到来直四面八方的压力;当超声波振动使液体分子稀疏时,好象受到向外散开的拉力,对于液体,它们比较受得住附加压力的作用,所以在受到压缩力的时候;不大会产生反常情形。但是在拉力的作用下,液体就会支持不了,在拉力集中的 地方,液体就会断裂开来,这种断裂作用特别容易发生在液体中存在杂质或气泡的地方,因为这些地方液体的强度特别低,也就特别经受不起几倍于大气压力的拉力作用。由于发生断裂的结果,液体中会产生许多气泡状的小空腔,这种空泡存在的时间很短,一瞬时就会闭合起来。空腔闭合的时候会 产生很大的瞬时压力,一般可以达到几千甚至几万个大气压力。液体在这种强大的瞬时压力作用下,温度会骤然增高。 断裂作用所引起的互大瞬时压力,可以使浮悬在液体中 的固体表面受到急剧破坏。我们常称之为空化现象。
超声波的应用具有以下的特点:
1. 超声波具有较好的指向性——频率越高,指向性越强。这在诸如探伤和水下声通讯等应用场合是主要的考虑因素。
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