超聲波(英語:Ultrasound),是指任何聲波或振動,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。
此條目需要補充更多來源。 (2019年5月21日) |
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
超音波在軍事、醫療及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和檢測超音波。
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
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。
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。換能器有壓電陶瓷換能器和磁致換能器兩種。
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:
- 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
外部連結
- (英文)Ultrasonic Ringtones聽力測試 (頁面存檔備份,存於網際網路檔案館)
參考資料
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