超声波有哪些重要的特性?

穿透力强,可以用超声波测距离,就是所说的声纳,还有超声波的破碎力强,可以用来碎石,就是结石.下面在详细介绍下:超声波基本特性频率在2kHz以上的声波称之为超声波，由于频率f升高，波长λ变短使得超声波比普通声波具有特殊性，

即近似于光的某些特征。如束射性，由一种媒质进人另一种媒质发生折射、

反射等。同时有很强的被吸收性与衰减性，带有很强的能量。本节简要介绍超声波的几个主要特征。超声波的束射性】人耳可感受的声音是无指向性的球面波，即以声源为中心呈球面向四周扩散周围均能听到声音。

由于超声波频率很高，所以方向性就相对要强，方向性即柬射性。当超声波发生体压电晶体的

直径尺寸远大于超声波波长时，则晶体所产生的超声波就类似于光的特性，如图1一1一1所示。紧靠晶体辐射板的一段叫近场区，接近于圆柱状；离晶本辐射较远的局部，超声波以一定的

角度扩散，叫远场区。若压晶体圆片的直径为D,超声波在该介中的波长为λ，则近区的长度为：D2λ2D2N=≈ Dλ）4λ 4λ由上式看出，压电晶体片直径愈大或频率越高，即波长λ愈短，则近场区的长度愈长，此超声波场的束射性就愈好。声学工作者用光衍射法，对医用超声波换能器的声场显示做了深入、生动的研究。就是这个研究效果的一组照片，对我深入而又形象地理解超声波的束射性，超声波的聚焦性，

都有很大的协助。图1-2这种是这种光衍射法的实验光路图。图中的HeNe激光器的波长为6328A 埃）

O为一组组合透镜，将光束镜发出的扩散光束变为平行光束。最后在相屏上得到一个超声波

声束的倒立的实相。所示的这张未聚焦的单片换能器的全景超声波束照片，超声波治疗机所

发出的超声波声束的生动、形象的显示，值得我深入研究和理解的理解了超声波束射性，对超声波治疗有重要的意义。由于超声波具有很强的束射性，超声波治疗时，

要注意使用声头辐面垂直，对准治疗部位。以由于超声波声头辐射出的超声波场中心处最强，

愈向外侧愈弱，所以，超声波治疗操作时，

一般都要以一定的速度，治疗部位做小圆周或其它形式的移动，以使治疗部位得到超声波

剂量基本均匀，从而保证治疗效果的良好。超声波的透射、反射、折射与聚集】由于超声波的频率较高，所以超声波在定向传达时，两种不同媒质的分界面上，会呈现类似于

光线一样的透射、反射和折射现象。光线的透射、反射与折射现象是罕见的

例如，一个黑暗的环境里将一束光线投身到一个盛满水的透明玻璃烧杯里，

将十分清楚地看到光线在水面上产生的透射、反射与折射现象。采用的光衍射法，

也可以清楚地看到超声波声束的反射、透射与折射现象。光的聚集现象是罕见的如果我手边在一个放大镜，强烈的阳光下，太阳光经过放大镜

聚集到一点，就会将这一点上的纸或者香烟等物点燃。许多人都亲身做过这个实验。超声波的聚集现象和光线的聚集现象是一样的利用超声波聚集装置可以将超声波束会聚到一点，

从而将超声波的声强提高几倍甚至几千倍，利用这样巨大的声强可以做许多很有意义的工作。

例如:超声波切割、超声波钻孔、超声波打磨等。超声波吸收与衰减】声波在各种媒质中传播时，由于媒质要吸收掉它一部分能量，所以，随着传达路程的增加，声波的强度会逐渐减弱。一个广场上，一个民族弦乐正在为广大群众作街头演出，许多人闻讯前去观看和欣赏那动听的音乐。

当你从远处走近这个乐队时，首先听到那音调低沉的鼓声，随着你慢慢走近乐队，

就逐渐听到锁呐声、笛声、二胡声等;当你最后走到乐队周围时，才听到那音调很高的清脆的铃声。这个例子，很生动地说明了各种不同频率的声波，空气中传达时被吸收的水平是不同的

频率越高的声波，空气对它吸收越强，所以它传达的距离较短。例如上述乐队中音调很高的铃声;

因其频率很高，空气对它吸收作用很强，所以传不远。反之，对频率越低的声波，空气对它吸收较少，

因此，传达的距离较长。上述乐队中音调低沉的大鼓声音传得很远，正是由于它频率很低的缘故。声波在媒质中传播时，被吸收而衰减的另一个特点是对于同一个声波，当它围体、液体或气体，

以及各种不同物质中传播时，被吸收的水平也是不同的对于一个频率固定的声波，气体中传播时，

被吸收的最厉害;液体中传播时，吸收的较少；而在固体中传播时，则被吸收的最少。

所以，声波在空气中传播的最短，水中则可传播的远一些，而在金属中则能传达得很远。以上关于声波吸收的两个特性，无论对可听声，或是对超声波，都是适用的对于超声波来讲，

由于它频率很高，所发，空气中传播时，被吸特别厉害。据科学家们实验，频率为100亿Hz超声波，

离开声源的一刹那间，马上会被空气全部吸收掉。超声波治疗的临床应用中，

对于超声波的吸收特性，必需予以足够的重视。这一点，下面的有关章节中，将要详细谈到超声波巨大能量】超声波之所以在工业、国防和医疗等方面发挥着独特而又巨大的作用，还有一个原因是

由于超声波比一般可听声有着强大的功率。根据声学工作者的实验测定，一般的讲话声音的能量是很小的

假设我想用普通说话的能量来烧开一壶水，那么，必需动员700多万人，连续大声喊叫12个小时才行。

超声波具有的能量，要比一般可听声大的多。根据有关声学实验测定，

频率为100万赫兹的超声波的能量，要比同幅度的频率为1000赫兹的可听声能量大100万倍。

所以说，拥有巨大的能量，超声波的一个重要特点。超声波的许多应用，也都是利用它这一特点进行工作的

为什么超声波拥有这么强大的功率呢？这是由于声波到达某一物质中时，由于声波的振动作用，

使物质中的分子随便之一起振动，两者振动的频率是一致的物质分子振动的频率，决定了该物质分子

振动的速度，频率越高，速度越大。知道，一个运动物体所具有的动能E与其质量M和运动速度有下列关系:E=Mv2即，运动物体的动能与其质量成正比，与其速度的平方也成正比。由于超声波的频率很高，使所进入的物质分子运动速度，也随之变的很高。根据上式可知，

这样高的运动速度，使该物质分子具有很大的动能，这就是超声波拥有巨大能量的缘故。超声波的声压特性】所谓“声压”指的由于声波的振动而使声场中的物体受到附加压力的强度，单位为公斤/平方厘米，

一般可听声的声压非常微小，其数值约为 0.000001公斤/平方厘米~0.000002公斤/平方厘米。

这公微小的声压，一般是不引起人们注意的但是超声波的声压，一般是很大的

例如，水中通过一般强度的超声波时，因超声波而产生的附加压力，可以达到好几个大气压。

超声波之所以能够发生这样强的声压，可以达到好几个大气压，其根本原因仍然是由于超声波的频率很高，所以振动时，使高密度分子间的伸拉很快以致使其间

形成瞬时的真空与压缩高密度区，发生巨大的压力差。当它振幅达到一定水平时，超声波拥有的能量十分巨大。当超声波束通过液体时，由于巨大的超声波声压作用，可以在液体中出现"空化现象"

这种现象所产生的瞬时压力，可以高达几千个，甚至上万个大气压!这么巨大的瞬时压力，

使超声波的应用，许多方面显示出它独特的巨大作用。现在已被普遍应用的超声波清洗，

超声波乳化等，都是超声波空化现象的具体运用。超声波的空化现象是怎样发生的呢?让我通过观察一个声学实验，来了解空化现象产生的微妙