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超声波原理

     超声波是一种波长极短的机械波,在空气中波长一般短于2cm(厘米)。它必须依靠介质进行传播,无法存在于真空(如太空)中。它在水中传播距离比空气中远,但因其波长短,在空气中则极易损耗,容易散射,不如可听声和次声波传得远,不过波长短更易于获得各向异性的声能,可用于清洗、碎石、杀菌消毒等。在医学、工业上有很多的应用。

基本信息

  • 中文名

    超声波

  • 外文名

    Ultrasound

 
  • 所属学科

    物理学

  • 功率密度

    p≥0.3W/cm²

折叠编辑本段概念

超声波是一种频率高于20000赫兹的声波,它的方向性好,反射能力强,易于获得较集中的声能,在水中传播距离远,可用于探伤、测厚、测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等。

超声波是一种机械波。超声波有纵波、横波、表面波(瑞利波)、爬波、板波(SH波)、衍射波等类型的波。[1]

折叠编辑本段特性

主要是:”方向性好”、“能量高”、“穿透能力强”、“能在界面上产生反射、折射、衍射和波形转换”,详述如下:

1.超声波的方向性好:频率越高,方向性越好,以很窄的波束向介质中辐射,易于确定缺陷的位置。超声波声束能集中在特定的方向上,在介质中沿直线传播,具有良好的指向性。

2.超声波在介质中传播过程中,会发生衰减和散射。

3.超声波在异种介质的界面上将产生反射、折射和波型转换。利用这些特性,可以获得从缺陷界面反射回来的反射波,从而达到探测缺陷的目的。

超声波在介质中传播时,在不同质界面上具有反射的特性,如遇到缺陷,缺陷的尺寸等于或大于超声波波长时,则超声波在缺陷上反射回来,探伤仪可将反射波显示出来;如缺陷的尺寸甚至小于波长时,声波将绕过射线而不能反射;

4.超声波的传播能量大,超声波的能量比声波大得多,如频率为1MHZ(100赫兹)的超生波所传播的能量,相当于振幅相同而频率为1000HZ(赫兹)的声波的100万倍。

5.超声波在固体中的传输损失很小,探测深度大,由于超声波在异质界面上会发生反射、折射等现象,尤其是不能通过气体固体界面。如果金属中有气孔、裂纹、分层等缺陷(缺陷中有气体)或夹杂,超声波传播到金属与缺陷的界面处时,就会全部或部分反射。反射回来的超声波被探头接收,通过仪器内部的电路处理,在仪器的荧光屏上就会显示出不同高度和有一定间距的波形。可以根据波形的变化特征判断缺陷在工件中的深度、位置和形状。[1]

折叠编辑本段用途

折叠超声波探伤仪

超声波探伤仪利用超声波穿透能力很强的特点,可以制成超声波探伤仪探查金属内部有无气泡或裂缝等。

折叠超声波除油

将黏附有油污的制件放在除油液中,并使除油过程处于一定频率的超声波场作用下的除油过程,称为超声波除油。

折叠医学超声波检查

利用超声波穿透能力强和传播信息的特点制成的B超,可用来检查人体内脏的情况。

折叠超声波测距

超声波测距是指将超声波用于测量距离,由于超声波指向性强,能量消耗缓慢,在介质中传播的距离较远,因而超声波经常用于距离的测量,如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。

折叠超声波碎石

超声波碎石是利用电能转变成声波,声波在超声转换器内产生机械振动能,通过超声电极传递到超声探杆上,使其顶端发生纵向振动,当与坚硬的结石接触时产生碎石效应,但对柔软的组织并不造成损伤。

折叠超声波清洗

超声波清洗是利用超声波在液体中的空化作用、加速度作用及直进流作用对液体和污物直接、间接的作用,使污物层被分散、乳化、剥离而达到清洗目的。

折叠超声波测速

超声波测速适合作流动物质中含有较多杂质的流体的流速测量,超声多普勒法只是其中一种以上这些东东都是关于流体的流速的超声测量方法。

折叠超声波焊接

超声波焊接是利用高频振动波传递到两个需焊接的物体表面,在加压的情况下,使两个物体表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合。

折叠超声波加湿器

在干燥的冬季,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,这就是超声波加湿器的原理。

折叠超声波除螨

超声波除螨技术用特殊频率的超声作用于螨虫的听觉神经系统,使其生理系统紊乱,烦躁不安,食欲不振,最终奄奄一息逐渐死亡,采用这种原理的除螨产品不用添加任何化学药剂,无毒无二次污染,对人体和家中宠物都没有伤害,是比较理想的除螨产品。[2]

常州鑫诺达机械科技有限公司市专注于超声波塑料焊接,金属焊接,超声清洗的高新技术企业。

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