超聲波介紹:
超聲學(xué)是研究超聲的產(chǎn)生、接收和在媒質(zhì)中的傳播規(guī)律,,超聲的各種效應(yīng),以及超聲在基礎(chǔ)研究和國民經(jīng)濟(jì)各部門的應(yīng)用等內(nèi)容的聲學(xué)重要分支,。頻率高于人類聽覺上限頻率(約20000赫)的聲波,,稱為超聲波,或稱超聲,。
超聲的研究和發(fā)展,,與媒質(zhì)中超聲的產(chǎn)生和接收的研究密切相關(guān),。1883年首次制成超聲氣哨,此后又出現(xiàn)了各種形式的氣哨,、汽笛和液哨等機(jī)械型超聲發(fā)生器(又稱換能器),。由于這類換能器成本低,所以經(jīng)過不斷改進(jìn),,至今還仍廣泛地用于對流體媒質(zhì)的超聲處理技術(shù)中,。
20世紀(jì)初,電子學(xué)的發(fā)展使人們能利用某些材料的壓電效應(yīng)和磁致伸縮效應(yīng)制成各種機(jī)電換能器,。1917年,,法國物理學(xué)家朗之萬用天然壓電石英制成了夾心式超聲換能器,并用來探查海底的潛艇,。
隨著軍事和國民經(jīng)濟(jì)各部門中超聲應(yīng)用的不斷發(fā)展,,又出現(xiàn)更大超聲功率的磁致伸縮換能器,以及各種不同用途的電動型,、電磁力型,、靜電型換能器等多種超聲換能器。當(dāng)超聲在媒質(zhì)中傳播時,,由于聲波和媒質(zhì)之間的相互作用,,使媒質(zhì)發(fā)生一系列物理的和化學(xué)的變化,也出現(xiàn)一系列力學(xué),、光學(xué),、電、化學(xué)等超聲效應(yīng),。
當(dāng)液體中有強(qiáng)度超過該液體的空化閾的超聲傳播時,,液體內(nèi)會產(chǎn)生大量的氣泡,小氣泡將隨著超聲振動而逐漸生長和增大,,然后又突然破滅和分裂,,分裂后的氣泡又連續(xù)生長和破滅,這種現(xiàn)象稱之為空化,。
這些小氣泡急速崩潰時在氣泡內(nèi)產(chǎn)生了高溫高壓,,并且由于氣泡周圍的液體高速沖入氣泡,而在氣泡附近的液體中產(chǎn)生了強(qiáng)烈的局部激波,,也形成了局部的高溫高壓,,從而產(chǎn)生了超聲的清洗、粉碎,、乳化,、分散、促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)等一系列的作用,,同時還伴有強(qiáng)烈的空化噪聲和聲致發(fā)光,。在液體中進(jìn)行的超聲處理技術(shù),,大多數(shù)都與空化作用有關(guān)。
應(yīng)用領(lǐng)域:
超聲處理是通過超聲對物質(zhì)的作用而來改變或加速改變物質(zhì)的一些物理,、化學(xué),、生物特性或狀態(tài)的技術(shù)。
由于使用適當(dāng)?shù)膿Q能器可產(chǎn)生大功率的超聲波,,而通過聚焦,、增幅桿等方法,還可獲得高聲強(qiáng)的超聲,,加上液體中的空化現(xiàn)象,,使得利用超聲進(jìn)行加工、清洗,、焊接,、乳化,、粉碎,、脫氣、促進(jìn)化學(xué)反應(yīng),、醫(yī)療,,以及種子處理等已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè),、醫(yī)學(xué),、科研、清洗,、軍事,、衛(wèi)生等各個部門,并還在繼續(xù)發(fā)展,。