超声波技术正在医学界发挥着巨大的作用,随着科学 的进步,它将更加完善,将更好地造福于人类。 研究超声波的产生、传播 、接收,以及各种超声效应和应用的声学分支叫超声学。产生超声 波的装置有机械型超声发生器(例如气哨、汽笛和液哨等)、利用电磁感应和电磁作用原理制 成的电动超声发生器、 以及利用压电晶体的电致伸缩效应和铁磁物质的磁致伸缩效应制成的电声换能器等。 超声效应 当超声波在介质中传播时,由于超声波与介质的相互作用,使介质发生物理的和化 学的变化,从而产生 一系列力学的、热学的、电磁学的和化学的超声效应,包括以下4 种效应: 机械效应。超声波的机械作用可促成液体的乳化、凝胶的液化和固体的分散。当超声波流 体介质中形成驻波时 ,悬浮在流体中的微小颗粒因受机械力的作用而凝聚在波节处,在空间 形成周期性的堆积。超声波在压电材料和磁致伸缩材料中传播时,由于超声波的机械作用而 引起的感生电极化和感生磁化(见电介质物理学和磁致伸缩)。 空化作用。超声波作用于液体时可产生大量小气泡 。一个原因是液体内局部出现拉应力而 形成负压,压强的降低使原来溶于液体的气体过饱和,而从液体逸出,成为小气泡。另一原 因是强大的拉应力把液体“撕开”成一空洞,称为空化。空洞内为液体蒸气或溶于液体的另 一种气体,甚至可能是真空。因空化作用形成的小气泡会随周围介质的振动而不断运动、长 大或突然破灭。破灭时周围液体突然冲入气泡而产生高温、高压,同时产生激波。与空化作 用相伴随的内摩擦可形成电荷,并在气泡内因放电而产生发光现象。在液体中进行超声处理 的技术大多与空化作用有关。 热效应。由于超声波频率高,能量大,被介质吸收时能产生显著的热效应。 化学效应。超声波的作用可促使发生或加速某些化学反应。例如纯的蒸馏水经超声处理后 产生过氧化氢;溶有氮气的水经超声处理后产生亚硝酸;染料的水溶液经超声处理后会变色 或退色。这些现象的发生总与空化作用相伴随。超声波还可加速许多化学物质的水解、分解 和聚合过程。超声波对光化学和电化学过程也有明显影响。各种氨基酸和其他有机物质的水 溶液经超声处理后,特征吸收光谱带消失而呈均匀的一般吸收,这表明空化作用使分子结构 发生了改变 超声应用超声效应已广泛用于实际,主要有如下几方面: 超声检验。超声波的波长比一般声波要短,具有较好的方向性,而且能透过不透明物质, 这一特性已被广泛用于超声波探伤、测厚、测距、遥控和超声成像技术。