超聲波原理應(yīng)用專題試驗(yàn)報(bào)告及論文

1、超聲波原理專題實(shí)驗(yàn)報(bào)告及論文授課教師：王保軍學(xué)院：電氣工程學(xué)院專業(yè)：電氣信息類（軌道牽引電氣化）班級(jí)：電氣1109班姓名：學(xué)號(hào)：電話：E-mail:i目錄實(shí)驗(yàn)一 超聲波的產(chǎn)生與傳播 3一. 實(shí)驗(yàn)方案 31直探頭延遲的測量 32脈沖波頻率和波長的測量 33波型轉(zhuǎn)換的觀察與測量 34折射角的測量4二. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求 51測量直探頭的延遲 52測量脈沖超聲波頻率和波長53波形轉(zhuǎn)換的觀察和測量 54驗(yàn)證斯特令定律（選做） 5三. 分析與思考5實(shí)驗(yàn)二固體彈性常數(shù)的測量5一. 實(shí)驗(yàn)方案 51聲速的直接測量方法 52速的相對測量方法 7二實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求 71測量直探頭和斜探頭的延遲72利用直探頭測量鋁試塊

2、的縱波聲速 73利用斜探頭測量鋁試塊的橫波聲速 74計(jì)算鋁試塊的楊氏模量和泊松系數(shù) 8三分析與思考8實(shí)驗(yàn)三超聲波探測8一.實(shí)驗(yàn)方案81聲束擴(kuò)散角的測量 82直探頭探測缺陷深度 94斜探頭測量缺陷的深度和水平距離 9二. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求 101測量直探頭的擴(kuò)散角 102探測CSK-IB試塊中缺陷 C的深度 103探測CSK-IB試塊中缺陷D的深度和距試塊右邊沿的距離 11三. 分析與思考11超聲波原理及應(yīng)用科技小論文 11超聲波在工業(yè)及醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用 11四論述122臨界角的測量13五結(jié)論143超聲波探測15六擴(kuò)展一一超聲波在工業(yè)及醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用 18七、結(jié)語2121八、參考文獻(xiàn)實(shí)驗(yàn)一.超聲波的產(chǎn)生

3、與傳播一. 實(shí)驗(yàn)方案1. 直探頭延遲的測量參照附錄A連接JDUT-2型超聲波實(shí)驗(yàn)儀和示波器。超聲波實(shí)驗(yàn)儀接上直探頭，并把探 頭放在CSK-IB試塊的正面，儀器的射頻輸出與示波器第1通道相連，觸發(fā)與示波器外觸發(fā)相連，示波器采用外觸發(fā)方式，適當(dāng)設(shè)置超聲波實(shí)驗(yàn)儀衰減器的數(shù)值和示波器的電壓范圍與 時(shí)間范圍，使示波器上看到的波形如圖1.7所示。在圖1.7中，S稱為始波，to對應(yīng)于發(fā)射超聲波的初始時(shí)刻；Bi稱為圖1.7直探頭延遲的測量試塊的1次底面回波，t1對應(yīng)于超聲波傳播到試塊底面，并被發(fā)射回來后，被超聲波探頭接收到的時(shí)刻，因此t1對應(yīng)于超聲波在試塊內(nèi)往復(fù)傳播的時(shí)間；B2稱為試塊的2次底面回波，它對應(yīng)于

4、超聲波在試塊內(nèi)往復(fù)傳播到試塊的上表面后，部分超聲波被上表面反射，并被試塊底面再次反射，即在試塊內(nèi)部往復(fù)傳播兩次后被接收到的超聲波。依次類推，有3次、4次和多次底面反射回波。從示波器上讀出傳播t1和t2，則直探頭的延遲為t =2tt2(1.6)2. 脈沖波頻率和波長的測量調(diào)節(jié)示波器時(shí)間范圍，使試塊的1次底面回波出現(xiàn)在示波屏的中央，脈沖波的振幅小于1V。測量兩個(gè)振動(dòng)波峰之間的時(shí)間間隔，則得到一個(gè)脈沖周期的振動(dòng)時(shí)間t，則脈沖波的頻率為f=1/t;已知鋁試塊的縱波聲速為6.32mm/us，則脈沖波在鋁試塊中的波長為l=6.32t。3. 波型轉(zhuǎn)換的觀察與測量 探頭的斜射聲束只打在 R2圓弧面上。適當(dāng)設(shè)置

5、超聲波實(shí)驗(yàn)儀衰減器的數(shù)值和示波器的電壓把超聲波實(shí)驗(yàn) 儀換上可變角探頭， 參照圖1 .8把探頭 放在試塊上，并使探 頭靠近試塊背面，使范圍圖1.8觀察波型轉(zhuǎn)換現(xiàn)象與時(shí)間范圍。改變探頭的入射角，并在改變的過程中適當(dāng)移動(dòng)探頭的位置，使每一個(gè)入射角對應(yīng)的R2圓弧面的反射回波最大。則在探頭入射角由小變大的過程中，我們可以先后觀察到回波B2和B3;它們分別對應(yīng)于縱波反射回波、橫波反射回波和表面波反射回波。讓探頭靠近試塊背面，通過調(diào)節(jié)入射角調(diào)，使能夠同時(shí)觀測到回波Bi和B2 （如圖1.9），且它們的幅度基本相等；再讓探頭逐 步靠近試塊正面，則又會(huì)在Bi前面觀測到一個(gè)回波 b1，參照附錄 B給出鋁試塊的縱 波

6、聲速與橫波聲速，通過簡單測量和計(jì)算，可以確定b、Bi和B2對應(yīng)的波型和反射面。圖1.9橫波和縱波的測量4.折射角的測量確定Bi、B2的波型后，可以分別測量縱波和橫波的折射角。參照圖1.10首先讓把探頭的縱波聲束對正（回波幅度最大時(shí)為正對位置）CSK-IB試塊上的橫孔 A，用鋼板尺測量正對時(shí)探頭的前沿到試塊右邊沿的距離LA1;然后向左移動(dòng)探頭，再讓縱波聲束對正橫孔B,并 測1 丄 B1 - La1 - L,、1 "（ ） （7）量距離LB1。測量A和B的水平距離L和垂直距離H，則探頭的折射角為：二. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求1. 測量直探頭的延遲利用CSK-IB試塊60毫米的厚度進(jìn)行測量。多次測

7、量，求平均值。2. 測量脈沖超聲波頻率和波長利用CSK-IB試塊40毫米厚度的1次回波進(jìn)行測量；測量脈沖波4個(gè)振動(dòng)周期的時(shí)間t, 求其頻率和波長。多次測量，求平均值。3. 波形轉(zhuǎn)換的觀察和測量通過簡單計(jì)算和測量，分析確定圖1.9中bl、B1和B2對應(yīng)的波型和反射面。4. 驗(yàn)證斯特令定律（選做）利用CSK-IA鋼試塊，測量可變角探頭在同一入射角下的縱波折射角和橫波折射角。鋼 中縱波聲速與橫波聲速， 驗(yàn)證斯特令定律折射定律。已知可變角探頭中有機(jī)玻璃縱波聲速為2.73mm/s，試計(jì)算可變角探頭的入射角數(shù)值。三. 分析與思考實(shí)驗(yàn)二.固體彈性常數(shù)的測量一. 實(shí)驗(yàn)方案1. 聲速的直接測量方法根據(jù)公式（2.

8、1）,當(dāng)利用確定反射體（界面或人工反射體）測量聲速時(shí)，我們只需要測量該反射體的回波時(shí)間，就可以計(jì)算得到聲速。而對于單個(gè)的反射體，得到的反射波如圖2.1所示。能夠直接測量的時(shí)間包含了超聲波在探頭內(nèi)部的傳播時(shí)間to,即探頭的延遲。對27于任何一種探頭，其延遲只與探頭本身有關(guān)，而與被測的材料無關(guān)。因此，首先需要測量探頭的延遲，然后才能利用該探頭直接測量反射體回波時(shí)間。圖2.1縱波延遲測量(1) 直探頭延遲測量(參看實(shí)驗(yàn)一)(2) 斜探頭延遲測量參照圖2.2把斜探頭放在試塊上，并使探頭靠近試塊正面，使探頭的斜射聲束能夠同時(shí) 入射在R1和R2圓弧面上。適當(dāng)設(shè)置超聲波實(shí)驗(yàn)儀衰減器的數(shù)值和示波器的電壓范圍與

9、時(shí) 間范圍。在示波器上同時(shí)觀測到兩個(gè)弧面的回波Bi和B2。測量它們對應(yīng)的時(shí)間 ti和t2。由于R2=2R2,因此斜探頭的延遲為：t=2ti-t2(2.7)(3) 斜探頭入射點(diǎn)測量(選做)在確定斜探頭的傳播距離時(shí)，通常還要知道斜探頭的入射點(diǎn)，即聲束與被測試塊表面的相交點(diǎn)，用探頭前沿到該點(diǎn)的距離表示，又稱前沿距離。參照圖2.2把斜探頭放在試塊上，并使探頭靠近試塊正面，使探頭的斜射聲束入射在 R2圓弧面上，左右移動(dòng)探頭，使回波幅度最大(聲束通過弧面的圓心)。這時(shí)，用鋼板尺測量探頭前沿到試塊左端的距離L,貝U前沿距離為：Lo = R2 - L(2.8)斜探頭延遲和入射點(diǎn)測量圖222. 速的相對測量方法

10、如果被測試塊有兩個(gè)確定的反射體,那么通過測量兩個(gè)反射體回波對應(yīng)的時(shí)間差,再計(jì)算出試塊的聲速。這種方法稱為聲速的相對測量方法。對于直探頭，可以利用均勻厚度底面的多次反射回波中的任意兩個(gè)回波進(jìn)行測量。 對于斜探頭，則利用 CSK-IB試塊的兩個(gè)圓弧面的回波進(jìn)行測量。.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求1. 測量直探頭和斜探頭的延遲利用CSK-IB試塊60毫米厚度，采用相對測量方法測量直探頭延遲；多次測量，求平均值。利用R1、R2圓弧面，采用相對測量方法測量斜探頭延遲；多次測量，求平均值。2. 利用直探頭測量鋁試塊的縱波聲速分別利用直接法和相對法測量。多次測量，求平均值。3. 利用斜探頭測量鋁試塊的橫波聲速分別利用直接

11、法和相對法測量。多次測量，求平均值。4. 計(jì)算鋁試塊的楊氏模量和泊松系數(shù)與理論值比較，分析誤差產(chǎn)生原因。三.分析與思考實(shí)驗(yàn)三.超聲波探測1. 聲束擴(kuò)散角的測量如圖3.3所示，利用直探頭分別找到通孔對應(yīng)的回波，移動(dòng)探頭使回波幅度最大,并記錄該點(diǎn)的位置 xo及對應(yīng)回波的幅度；然后向左邊移動(dòng)探頭使回波幅度減小到最大振幅 的一半，并記錄該點(diǎn)的位置xi ;同樣的方法記錄下探頭右移時(shí)回波幅度下降到最大振幅一半對應(yīng)點(diǎn)的位置X2；則直探頭擴(kuò)散角為：2tgJ2L(3.2)圖3.3探頭擴(kuò)散角的測量對于斜探頭，首先必須測量出探頭的折射角然后利用測量直探頭同樣的方法，按下式計(jì)算斜探頭的擴(kuò)散角近似為：5忤8宀（3.3）

12、2. 直探頭探測缺陷深度在超聲波探測中，可以利用直探頭來探測較厚工件內(nèi)部缺陷的位置和當(dāng)量大小。把探 頭按圖3.4位置放置，觀察其波形。其中底波是工件底面的反射回波。圖3.4直探頭探測缺陷深度對底面回波和缺陷波對應(yīng)時(shí)間（深度）的測量，可以采用絕對測量方法，也可以采用 相對測量方法。禾U用絕對測量方法時(shí)，必須首先測量（或已知）探頭的延遲和被測材料的 聲速，具體方法請參看實(shí)驗(yàn)二直探頭延遲和聲速的絕對測量方法。利用相對測量方法時(shí)， 必須有與被測材料同材質(zhì)試塊，并已知該試塊的厚度，具體方法請參看實(shí)驗(yàn)二直探頭延遲 和聲速的相對測量方法。4. 斜探頭測量缺陷的深度和水平距離S,則其深度 H利用斜探頭進(jìn)行探測

13、時(shí)，如果測量得到超聲波在材料中傳播的距離為 和水平距離L為：H = S tan（ 一：）（3.4）L =S etan（：）（3.5）其中一：是斜探頭在被測材料中的折射角。要實(shí)現(xiàn)對缺陷進(jìn)行定位，除了必須測量（或已知）探頭的延遲、入射點(diǎn)外，還必須測 量（或已知）探頭在該材質(zhì)中的折 射角和聲速。通常我們利用與被測 材料同材質(zhì)的試塊中兩個(gè)不同深度 的橫孔對斜探頭的延遲、入射點(diǎn)、 折射角和聲速進(jìn)行測量。參看圖3.5，A、B為試塊中的 兩個(gè)橫孔，讓斜探頭先后對正A和B，測量得到它們的回波時(shí)間 tA、tB， 探頭前沿到橫孔的水平距離分別為 xA、xB，已知它們的深度為 HA、HB,則有:圖3.5斜探頭參數(shù)測

14、量(3.6)H = H b _ H a(3.7)S折射角：二 tan（）（3.8）聲速:° (tB "a) cos(：)(3.9)延遲:Hbc cos(:)(3.10)H(3.11)前沿距離：L0 = Htan( ：) - xB二. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求1. 測量直探頭的擴(kuò)散角利用CSK-IB試塊橫孔A和B進(jìn)行測量，畫出聲束圖形。2. 探測CSK-IB試塊中缺陷C的深度利用直探頭，采用絕對測量方法測量；多次測量，求平均值。3. 探測CSK-IB試塊中缺陷D的深度和距試塊右邊沿的距離先測量斜探頭的延遲、入射點(diǎn)、折射角和聲速，在探測缺陷。三. 分析與思考超聲波原理及應(yīng)用科技小論文超聲

15、波在工業(yè)及醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用一. 摘要：本文主要就超聲波原理與應(yīng)用專題實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行的一些討論和總結(jié)，并擴(kuò)展到超聲波在現(xiàn)實(shí)生活中的廣泛應(yīng)用。二. 關(guān)鍵字：超聲波，產(chǎn)生，實(shí)驗(yàn)理論，應(yīng)用。三. 背景:超聲波是頻率在2'1O4Hz102Hz的聲波。超聲廣泛存在 于自然界和日常生活中，如老鼠、海豚的叫聲中含有超聲成分，蝙蝠 利用超聲導(dǎo)航和覓食；金屬片撞擊和小孔漏氣也能發(fā)出超聲。人們研究超聲始于1830年，F(xiàn). Savart曾用一個(gè)多齒輪，第 一次人工產(chǎn)生了頻率為 2.4'104Hz的超聲；1912年Titanic 客輪事件 后，科學(xué)家提出利用超聲預(yù)測冰山；1916年第一次世界大戰(zhàn)期間P. La

16、ngevin領(lǐng)導(dǎo)的研究小組開展了水下潛艇超聲偵察的研究，為聲納 技術(shù)奠定了基礎(chǔ)；1927年，R. W. Wood和A. E. Loomis 發(fā)表超聲 能量作用實(shí)驗(yàn)報(bào)告，奠定功率超聲基礎(chǔ)；1929年俄國學(xué)者Sokolov 提出利用超聲波良好穿透性來檢測不透明體內(nèi)部缺陷， 以后美國科學(xué) 家Firestone使超聲波無損檢測成為一種實(shí)用技術(shù)。超聲波測試把超聲波作為一種信息載體，它已在海洋探查與開 發(fā)、無損檢測與評(píng)價(jià)、醫(yī)學(xué)診斷等領(lǐng)域發(fā)揮著不可取代的獨(dú)特作用。 例如，在海洋應(yīng)用中，超聲波可以用來探測魚群或冰山、潛艇導(dǎo)航或 傳送信息、地形地貌測繪和地質(zhì)勘探等。在檢測中，利用超聲波檢驗(yàn) 固體材料內(nèi)部的缺陷、

17、材料尺寸測量、物理參數(shù)測量等。在醫(yī)學(xué)中， 可以利用超聲波進(jìn)行人體內(nèi)部器官的組織結(jié)構(gòu)掃描（B超診斷）和血 流速度的測量（彩超診斷）等。四. 論述定義：超聲波是頻率高于20000赫茲的聲波；超聲波的種類和特點(diǎn)：由超聲波的定義可知，超聲波是一種聲波，所以它具有波的性質(zhì)，即反射和折射。波分為橫波和縱波，超聲波也不例外，所以超聲波又分為縱波、橫波除此之外還有一個(gè)表面波。實(shí)驗(yàn)中采用直探頭產(chǎn)生縱波，斜探頭產(chǎn)生橫波或表面波。超聲波在界面上的反射、折射和波型轉(zhuǎn)換滿足如下斯特令折射定律：1.波形轉(zhuǎn)換：我們用一個(gè)可變角探頭來研究它們的轉(zhuǎn)換過程及臨界 角第1步：把可變角探頭的入射角調(diào)整為 0,使超聲波入射在試塊 兩個(gè)

18、圓弧R和Rb的下部邊緣，觀察反射回波，確定其波型（縱波）。 橫向移動(dòng)探頭，觀察其位置如何變化。第2步：增大可變角探頭入射角，注意回波幅度的變化。當(dāng)入射角達(dá)到某一值后，縱波的幅度會(huì)減小，在其后面又會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)回波， 并且幅度不斷增大，確定其波型（橫波）。橫向移動(dòng)探頭，觀察其位 置如何變化。第3步：可變角探頭入射角增加到某值時(shí)，縱波消失，只剩橫波第4步：可變角探頭入射角繼續(xù)增加，橫波幅度減弱并消失，在 此過程中又會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)回波，確定其波型（表面波）。用手指輕壓 試塊表面，觀察其幅值如何變化。2.臨界角的測量第1步：按圖，把探頭放置在試塊圓弧的圓心附近，找到R2的反射回波最大的位置，用鋼尺測量探頭前沿

19、到試塊端點(diǎn)的距離Li,確定斜探頭的入射點(diǎn)I。二巳-第2步:第3步:把探頭分別對準(zhǔn)A, B兩孔，找到最大反射回波。1/Lb -La -L求"tg （H）第4步:通過s in、； s in : sC C s求入射縱波的入射角。第5步：利用-C二.=sin （）Cl2 ，并比較'與：1理解波形轉(zhuǎn)換。（在鋁試塊中的橫波聲速為3.10mm/1 s，縱波聲速為5.90mm/"s。）Cl有機(jī)玻璃延遲為：t = 2ti -3.描述超聲波的兩個(gè)重要參數(shù)：頻率和波長。f=4t測量一個(gè)脈沖波4個(gè)振動(dòng)周期的時(shí)間t，頻率為長為五. 結(jié)論1. 測聲速（縱波聲速和橫波聲速）縱波聲速：試塊的厚度為

20、L.縱波聲速為：CL=橫波聲速：兩個(gè)圓弧的半徑長分別為 R2和R試塊橫波聲速為：CS= 延遲為：1 = 2122. 測量試塊的楊氏模量和泊松系數(shù) 。通過測量試塊的縱波聲速和橫波聲速可以計(jì)算試塊的楊氏模量和泊松系數(shù)。超聲波速度與傳播介質(zhì)的彈性模量和密度有關(guān)， 不同的介質(zhì)，有不同 的聲速；并且當(dāng)波型不同時(shí)，介質(zhì)彈性形變形式不同，聲速也不一樣。 在各同向性固體介質(zhì)中，各種波型的超聲聲速為：縱波聲速：E()(1 二)(1 一 2二)橫波聲速：Cs 二ES - 2 珥1 二)其中E為楊氏模量，°為泊松系數(shù)，為材料密度相應(yīng)地，通過測量介質(zhì)的縱波聲速和橫波聲速，利用以上公式可 以計(jì)算介質(zhì)的彈性常數(shù)

21、。計(jì)算公式如下：楊氏模量：2 2Cs(3T-4)E _ 2T -1泊松系數(shù)：宀 T2 -222(T -1)其中：T二空,Cl為介質(zhì)中縱波聲速，Cs為介質(zhì)中橫波聲速，'為介Cs質(zhì)的密度。3. 超聲波探測1直探頭探測缺陷深度:在超聲波探測中，可以利用直探頭來探測較厚工件內(nèi)部缺陷的位 置和當(dāng)量大小。把探頭按圖1-8位置放置，觀察其波形。其中底波是 工件底面的反射回波。圖1-8直探頭探測缺陷深度本實(shí)驗(yàn)采用絕對探測法，絕對探測法是通過直接測量反射回波時(shí)間， 根據(jù)聲速計(jì)算出缺陷的深度。方法是：（1）在試塊上仔細(xì)移動(dòng)探頭的 位置找到鉆孔（缺陷）的最大回波，這時(shí)示波器上缺陷波清楚明顯， 探頭處于鉆孔的

22、中心線上，（2）調(diào)節(jié)示波器的分辨率，測量缺陷回波 的時(shí)間，（3）利用己測得的聲速計(jì)算鉆孔的深度。2、利用斜探頭，探測CSK-IB試塊中缺陷D的深度和距試塊右邊沿的 距離。第1步：測量延遲1次。第2步：按圖把探頭放置在試塊圓弧的圓心附近， 找到R的反射回波最大的位置，用鋼尺測量探頭前沿到試塊端點(diǎn)的距離 L1,確定斜探 頭的入射點(diǎn)Lo = R2 _ L1第3步：按圖2,把探頭分別對準(zhǔn)A, B兩孔，找到最大反射回波，1 Lb - La - L求 S =tg（廠2(R2 Ri)C s 第4步：斜探頭測量聲速t 2- ti第5步：找到D孔最大的回波位置Ld，測回波的時(shí)間t ，則SD 二 C st -to

23、2第6步：貝yL2 工 Sd sin 一：第 7 步：最后 Yd 二 Sd c°s ： Xd = Ld Lo - L2測量直探頭的擴(kuò)散角二。二越小，探頭方向性越好，定位精度越高 第1步：利用直探頭分別找到 A、B孔對應(yīng)的回波，移動(dòng)探頭使回波 幅度最大，并用鋼尺測量該點(diǎn)的位置xo及對應(yīng)的回波的幅度；第2步：向左邊移動(dòng)探頭使回波幅度減小大最大幅度的一半，用鋼尺測量該點(diǎn)的位置Xi ； 第3步：同樣的方法測量探頭右移時(shí)回波幅度下降到最大幅度的一半 時(shí)對應(yīng)點(diǎn)的位置X2。則擴(kuò)散角為：=2tgX2 -Xi2H實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng):（1）超聲儀的發(fā)射接口向外發(fā)射 400V的高壓脈沖，因此它只能 與接收接

24、口或探頭相連，而不能夠與超聲儀的射頻、檢波、觸發(fā)，或者示波器的CH1 CH2 TRG相連；否則會(huì)損壞儀器；（2）超聲儀的輸出信號(hào)被限制在 5V左右，因此示波器在測量過程中，一般要求被測信號(hào)幅度不超過2V；（3）利用CSK-IB鋼試塊時(shí)，可以用水或機(jī)油作為耦合劑；利用CSK-IC 鋁試塊時(shí)，必須用機(jī)油作為耦合劑。本實(shí)驗(yàn)為鋁試塊。（4）實(shí)驗(yàn)完成后，必須擦干凈試塊上殘余的耦合劑，否則會(huì)損壞試 塊。并保持實(shí)驗(yàn)室衛(wèi)生。六. 擴(kuò)展超聲波在工業(yè)及醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用在全球，超聲波廣泛運(yùn)用于診斷學(xué)、治療學(xué)、工程學(xué)、生物學(xué)等領(lǐng)域。賽福瑞家用超聲治療機(jī)屬于超聲波治療學(xué)的運(yùn)用范疇。1. 工業(yè)：水下定位與通訊、地下資源勘查等

25、。2. 生物：剪切大分子、生物工程及處理種子等。3. 醫(yī)學(xué)：A型、B型、M型、D型、雙功及彩超、理療、治癌、 外科、體外碎石、牙科等。在這里我們主要了解在工業(yè)上和醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用。工業(yè)自動(dòng)化控制利用聲波反射、衍射、多普勒效應(yīng)，制造超聲波物位計(jì)、超聲波液位計(jì)、超聲波流量計(jì)等。超聲效應(yīng) 當(dāng)超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)， 由于超聲波與介質(zhì)的相互作用，使介質(zhì)發(fā)生物理的和化學(xué)的變化，從而產(chǎn)生一系列力學(xué)的、熱學(xué)的、電磁學(xué)的和化學(xué)的超聲效應(yīng)，包括以下4種效應(yīng)： 機(jī)械效應(yīng)。超聲波的機(jī)械作用可促成液體的乳化、凝膠的 液化和固體的分散。當(dāng)超聲波流體介質(zhì)中形成駐波時(shí)，懸浮在流 體中的微小顆粒因受機(jī)械力的作用而凝聚在波節(jié)處，在空

26、間形成 周期性的堆積。超聲波在壓電材料和磁致伸縮材料中傳播時(shí)，由 于超聲波的機(jī)械作用而引起的感生電極化和感生磁化。 空化作用。超聲波作用于液體時(shí)可產(chǎn)生大量小氣泡。一個(gè)原因是液體內(nèi)局部出現(xiàn)拉應(yīng)力而形成負(fù)壓，壓強(qiáng)的降低使原來溶 于液體的氣體過飽和，而從液體逸出，成為小氣泡。另一原因是 強(qiáng)大的拉應(yīng)力把液體“撕開”成一空洞，稱為空化。空洞內(nèi)為液 體蒸氣或溶于液體的另一種氣體，甚至可能是真空。因空化作用 形成的小氣泡會(huì)隨周圍介質(zhì)的振動(dòng)而不斷運(yùn)動(dòng)、長大或突然破滅。破滅時(shí)周圍液體突然沖入氣泡而產(chǎn)生高溫、高壓，同時(shí)產(chǎn)生激波。與空化作用相伴隨的內(nèi)摩擦可形成電荷，并在氣泡內(nèi)因放電而產(chǎn) 生發(fā)光現(xiàn)象。在液體中進(jìn)行超聲處理的技術(shù)大多與空化作用有關(guān)。 熱效應(yīng)。由于超聲波頻率高，