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频率超过人耳可以听到的最高阈值的声波 来自维基百科,自由的百科全书
超声波(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。
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某些動物,如狗隻、海豚、以及蝙蝠等都有著超乎人類的耳朵,也因此可以聽到超声波。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。
超音波在军事、醫療及工業中有较大的用途。它应用按功率的大小可分为功率超音波和检测超音波。
功率超音波的应用包括焊接、钻孔、粉碎、清洗、乳化等,它们多属于只发射不接受的超音波设备。目前人们对超音波加工的确切理論仍未透彻认识。
检测超音波在军事中的应用有雷达定位等。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,检测超音波波设备有发射及接收。
由于其无创及无放射性而普遍使用於醫療上,可用于诊断人体内器官及组织的病变。尤其在婦产领域,因电离辐射有致畸胎性,基本不会对胎儿或母亲采用X光、CT等诊断设备,此时超音波就成为最佳选择。与X光及CT相比,超音波诊断仪拥有两个特点,第一是无放射性,也就是安全性高;第二是实时性,看到的图像是实时的,不需要等待胶片冲洗或數位成像的时间,这不仅节约时间,而且可以实时进行测量,可以应用在心血管领域,测出血液流速,从而诊断病变情况。由于这两个特点,超音波超越了放射设备,成为医院与诊所必备的诊断仪器。但超音波诊断的图像(声像图)不如X线图清晰,且不适用于骨骼内部或含气体的组织(如肺、胃、肠)的诊断,因此不能完全替代放射设备。
可用於清潔用途,一般认为這是利用了超音波在液体中的“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。除可以发出较低频率的纯机械的超声哨子以外,一般超音波设备由超声电源、换能器、变幅杆、工具头等构成。换能器有压电陶瓷换能器和磁致换能器两种。
用於量度距離。通过超音波发射装置发出超音波,根据接收器接到超音波的时间差就可以知道距离,与雷达测距原理相似。超声波发射器向某一方向发射超声波,在发射的同时开始计时,超声波在空气中传播,途中碰到障碍物就立即返回来,超声波接收器收到反射波就立即停止计时。(超声波在空气中的传播速度为v=340m/s,根据计时器记录的时间t,就可以计算出发射点距障碍物的距离s,即: