我們知道，當物體振動時會發(fā)出聲音。科學家們將每秒鐘振動的次數(shù)稱為聲音的頻率，它的單位是赫茲。聲波頻率為20～20，000赫茲時，我們?nèi)祟惗淠軌蚵牭剑划斅暡ǖ恼駝宇l率大于20000赫茲或小于20赫茲時，我們便聽不見了。我們把頻率高于20000赫茲的聲波稱為“超聲波”。由于超聲波的頻率高，因此具有以下特點： （a）方向性好（幾乎沿直線傳播），能量易于集中；
（b）穿透能力強，可在氣體、液體、固體、固熔體等介質(zhì)中有效傳播，且可傳播足夠遠的距離；
（c）在媒質(zhì)中傳播時能產(chǎn)生巨大的作用力，如在液體介質(zhì)中傳播時，可在界面上產(chǎn)生強烈的沖擊和空化現(xiàn)象。 二、超聲波的應(yīng)用
超聲效應(yīng)已廣泛用于實際，主要有如下幾方面： ①超聲檢驗：
超聲波的波長比一般聲波要短，具有較好的方向性，而且能透過不透明物質(zhì)，這一特性已被廣泛用于超聲波探傷、測厚、測距、遙控和超聲成像技術(shù)。超聲成像是利用超聲波呈現(xiàn)不透明物內(nèi)部形象的技術(shù)。把從換能器發(fā)出的超聲波經(jīng)聲透鏡聚焦在不透明試樣上，從試樣透出的超聲波攜帶了被照部位的信息（如對聲波的反射、吸收和散射的能力），經(jīng)聲透鏡匯聚在壓電接收器上， 所得電信號輸入放大器，利用掃描系統(tǒng)可把不透明試樣的形象顯示在熒光屏上。上述裝置稱為超聲顯微鏡。超聲成像技術(shù)已在醫(yī)療檢查方面獲得普遍應(yīng)用，在微電子器件制造業(yè)中用來對大規(guī)模集成電路進行檢查，在材料科學中用來顯示合金中不同組分的區(qū)域和晶粒間界等。聲全息術(shù)是利用超聲波的干涉原理記錄和重現(xiàn)不透明物的立體圖像的聲成像技術(shù)，其原理與光波的全息術(shù)基本相同，只是記錄手段不同而已（見全息術(shù)）。用同一超聲信號源激勵兩個放置在液體中的換能器，它們分別發(fā)射兩束相干的超聲波：一束透過被研究的物體后成為物波，另一束作為參考波。物波和參考波在液面上相干疊加形成聲全息圖，用激光束照射聲全息圖，利用激光在聲全息圖上反射時產(chǎn)生的衍射效應(yīng)而獲得物的重現(xiàn)像，通常用攝像機和電視機作實時觀察。 ②超聲處理：
利用超聲的機械作用、空化作用、熱效應(yīng)和化學效應(yīng)，可進行超聲焊接、鉆孔、固體的粉碎、乳化、脫氣、除塵、去鍋垢、清洗、滅菌、促進化學反應(yīng)和進行生物學研究等，在工礦業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等各個部門獲得了廣泛應(yīng)用。 ③基礎(chǔ)研究：
超聲波作用于介質(zhì)后，在介質(zhì)中產(chǎn)生聲弛豫過程，聲弛豫過程伴隨著能量在分子各自電度間的輸運過程，并在宏觀上表現(xiàn)出對聲波的吸收（見聲波）。通過物質(zhì)對超聲的吸收規(guī)律可探索物質(zhì)的特性和結(jié)構(gòu)，這方面的研究構(gòu)成了分子聲學這一聲學分支。普通聲波的波長遠大于固體中的原子間距，在此條件下固體可當作連續(xù)介質(zhì)。但對頻率在1012赫以上的特超聲波 ，波長可與固體中的原子間距相比擬，此時必須把固體當作是具有空間周期性的點陣結(jié)構(gòu)。點陣振動的能量是量子化的，稱為聲子（見固體物理學）。特超聲對固體的作用可歸結(jié)為特超聲與熱聲子、電子、光子和各種準粒子的相互作用。對固體中特超聲的產(chǎn)生、檢測和傳播規(guī)律的研究，以及量子液體——液態(tài)氦中聲現(xiàn)象的研究構(gòu)成了近代聲學的新*域。 具體的應(yīng)用實例如： 一、超聲波空泡煉油
液體內(nèi)部產(chǎn)生的強超聲波引發(fā)出高能量密集式空泡群,空泡爆炸時,在微小的空間內(nèi)瞬間產(chǎn)生高達一千大氣壓的壓力和上千度的高溫。在高壓高溫下，重油分子中C-C鍵斷裂,大分子碳氫化合物分解為小分子的碳氫化合物；原料中硫的有機化物在超聲波與空泡作用下,其C-S鍵發(fā)生斷裂,轉(zhuǎn)變?yōu)橹虚g烯烴、正烷烴、芳烴和硫化氫。生成的烯烴在超聲波熱解過程中轉(zhuǎn)變?yōu)檎闊N和芳烴。含硫份高的重油大分子轉(zhuǎn)化為低硫小分子的汽油和柴油。少量沒有轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)化程度低的剩余物用于制備高品質(zhì)瀝青。 二、超聲波提取生物納米（超聲波化學合成法）
超聲波化學反應(yīng)中，起關(guān)鍵作用的是聲波的空化效應(yīng)，在超聲波的輻照過程中，在液體里將發(fā)生空化氣泡的形成，長大和崩滅，當空化氣泡崩滅時產(chǎn)生一個覆蓋著的強壓力脈沖，產(chǎn)生許多獨特的性質(zhì)，例如產(chǎn)生高達5000K的高溫，大于200Mpa的壓力，以及高達1010K/p的降溫速度，這就是超聲波化學合成的能量來源，Kcap，Okitso等將0.5um的oAl1/O3粉末加入到PdLN.2N3Cl.3H20溶液中，再加入一種對Pd2，還原起促進作用的規(guī)類，然后用20Khz的超聲波輻照，在Al2O2表面合成出10nm左右的Pd納米粒子。 三、超聲波制藥 （1）注射用醫(yī)藥物質(zhì)的分散——將磷脂類與膽固醇混合用適當方法與藥物混 合在水溶液中，經(jīng)超聲分散，可以得到更小粒子（0.1um左右）供靜脈注射。
（2）草藥提取——利用超聲分散破壞植物組織，加速溶劑穿透組織作用，提高中草藥有效成分提取率。如金雞納樹皮中全部生物堿用一般方法侵出需5小時以上，采用超聲分散只要半小時即可完成。
（3）制備混懸劑——在超聲空化和強烈攪拌下，將一種固體藥物分散在含有表面活性劑的水溶液中，可以形成1um左右口服或靜脈注射混懸劑。例“靜注喜樹堿混懸劑”“肝臟造影劑”、“硫酸鋇混懸劑”。
（4）制備疫苗——將細胞或病毒借助于超聲分散將其殺死以后，再用適當方法制成疫苗。 四、超聲波對化妝品的分散為了更進一步提取藥物精華和粒子微細化，并節(jié)約生產(chǎn)成本，達到分散、乳化效果，使化妝品更深入滲透到肌膚里層，讓肌膚很好的吸收，發(fā)揮藥物的效力和作用，采用超聲波乳化可達到非常理想的效果。采用超聲分散，則不需要使用乳化劑，就能使蠟及石蠟乳化、化妝水等油的微粒子分散。石臘在水中分散的粒子直徑可達1um以下。 五、超聲波對酒的醇化—催陳技術(shù) #p#分頁標題#e#
一瓶美酒以它的酒味醇厚，綿軟柔和、芳香濃郁為人青睞，人們常用陳年老酒來形容酒的珍貴，一瓶上世紀的陳酒，標價幾萬元，其價格的含義在于時間的存放上。酒的主要控制因素是化學變化即酸的形成，并進一步酯化，酯參與乙醇和水的締合。剛出廠的酒含有戍醇，有辛辣味，這種氣味要經(jīng)過很長時間才能化解，這個緩慢變化稱酒的醇化。用功率1.6KW，頻率17.5~22KHZ的超聲波處理5~10min，可使酒的老熟時間縮短1/3到1/2。 六、超聲波在塑料焊接方面的應(yīng)用
當超聲波作用于熱塑性的塑料接觸面時，會產(chǎn)生每秒幾萬次的高頻振動，這種達到一定振幅的高頻振動，通過上焊件把超聲能量傳送到焊區(qū)，由于焊區(qū)即兩個焊接的交界面處聲阻大，因此會產(chǎn)生局部高溫。又由于塑料導熱性差，一時還不能及時散發(fā)，聚集在焊區(qū)，致使兩個塑料的接觸面迅速熔化，加上一定壓力后，使其融合成一體。當超聲波停止作用后，讓壓力持續(xù)幾秒鐘，使其凝固成型，這樣就形成一個堅固的分子鏈，達到焊接的目的，焊接強度能接近于原材料強度。超聲波塑料焊接的好壞取決于換能器焊頭的振幅，所加壓力及焊接時間等三個因素，焊接時間和焊頭壓力是可以調(diào)節(jié)的，振幅由換能器和變幅桿決定。這三個量相互作用有個適宜值，能量超過適宜值時，塑料的熔解量就大，焊接物易變形；若能量小，則不易焊牢，所加的壓力也不能太大。這個**佳壓力是焊接部分的邊長與邊緣每1mm的**佳壓力之積。
超聲波塑料焊接的常用方法有：
1、熔接法：超聲波振動隨焊頭將超聲波傳導**焊件，由于兩焊件處聲阻大，因此產(chǎn)生局部高溫，使焊件交界面熔化。在一定壓力下，使兩焊件達到美觀、快速、堅固的熔接效果。 2、埋植(插)法：螺母或其它金屬欲插入塑料工件。shou先將超聲波傳**金屬，經(jīng)高速振動，使金屬物直接埋入成型塑膠內(nèi)，同時將塑膠熔化，其固化后完成埋插。
3、鉚接法：欲將金屬和塑料或兩塊性質(zhì)不同的塑料接合起來，可利用超聲波鉚接法，使焊件不易脆化、美觀、堅固。
人的耳朵所能接受的聲音域從16到20000赫茲。當聲音的頻率達到25到8200 赫茲的時候，能感覺到振動低于16赫茲的聲音稱為低音，高于20000 赫茲的為超聲波。20多年前，科學家開始認真研究聲音對人體的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了超聲波對內(nèi)臟器官的有害作用。彈電吉他手關(guān)節(jié)和手指受到損害 原來，長期受20000赫茲以上的聲音的影響，會引起人體組織輕微發(fā)熱。當頻率高到超聲波或更高時，發(fā)熱越來越厲害。結(jié)果，體內(nèi)水分子被燒，周圍的組織遭破壞。超聲波如果不受控制更加危險，會引起溢血、炎癥和關(guān)節(jié)炎。高頻樂器，如電吉他，在演奏時發(fā)出大量的超聲波。這樣，樂手的手關(guān)節(jié)和手指受到損害。
因為有衣服，身體受到的損害較小。有時把電吉他放在彎曲的膝蓋上，也會影響到膝蓋。大功率的高強度的超聲波持續(xù)作用于人體組織是有害的。小功率超聲波在間歇式的作用于人體組織是非常有益的。超聲波是一種振動機械波。講個通俗的例子，當有人給你輕輕捶背你感覺舒服，但重擊你時你感到疼痛甚**傷害。 超聲波的益處
超聲治療學是超聲醫(yī)學的重要組成部分。超聲治療時將超聲波能量作用于人體病變部位，以達到治療疾患和促進機體康復(fù)的目的。在全球，超聲波廣泛運用于診斷學、治療學、工程學、生物學等*域。賽福瑞家用超聲治療機屬于超聲波治療學的運用范疇。
超聲波清洗原理清洗的超聲波應(yīng)用原理是由超聲波發(fā)生器發(fā)出的高頻振蕩信號，通過換能器轉(zhuǎn)換成高頻機械振蕩而傳播到介質(zhì)，清洗溶劑中超聲波在清洗液中疏密相間的向前輻射，使液體流動而產(chǎn)生數(shù)以萬計的微小氣泡，存在于液體中的微小氣泡（空化核）在聲場的作用下振動，當聲壓達到一定值時，氣泡迅速增長，然后突然閉合，在氣泡閉合時產(chǎn)生沖擊波，在其周圍產(chǎn)生上千個大氣壓力，破壞不溶性污物而使它們分散于清洗液中，當團體粒子被油污裹著而粘附在清洗件表面時，油被乳化，固體粒子即脫離，從而達到清洗件表面凈化的目的。
超聲波檢查的工作原理與聲納有一定的相似性，即將超聲波發(fā)射到人體內(nèi)，當它在體內(nèi)遇到界面時會發(fā)生反射及折射，并且在人體組織中可能被吸收而衰減。因為人體各種組織的形態(tài)與結(jié)構(gòu)是不相同的，因此其反射與折射以及吸收超聲波的程度也就不同，醫(yī)生們正是通過器所反映出的波型、曲線，或影象的特征來辨別它們。此外再結(jié)合解剖學知識、正常與病理的改變，便可診斷所檢查的器官是否有病。
超聲學研究超聲波的產(chǎn)生、傳播、接收，以及各種超聲效應(yīng)和應(yīng)用的聲學分支叫超聲學。產(chǎn)生超聲波的裝置有機械型超聲發(fā)生器（例如氣哨、汽笛和液哨等）、利用電磁感應(yīng)和電磁作用原理制成的電動超聲發(fā)生器、以及利用壓電晶體的電致伸縮效應(yīng)和鐵磁物質(zhì)的磁致伸縮效應(yīng)制成的電聲換能器等。
利用超聲的機械作用、空化作用、熱效應(yīng)和化學效應(yīng)，可進行超聲焊接、鉆孔、固體的粉碎、乳化、脫氣、除塵、去鍋垢、清洗、滅菌、促進化學反應(yīng)和進行生物學研究等，在工礦業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等各個部門獲得了廣泛應(yīng)用。 超聲波細胞粉碎機應(yīng)用實例 1、超聲波提取 #p#分頁標題#e#
生物納米（超聲波化學合成法）超聲波化學反應(yīng)中，起關(guān)鍵作用的是聲波的空化效應(yīng)，在超聲波的輻照過程中，在液體里將發(fā)生空化氣泡的形成，長大和崩滅，當空化氣泡崩滅時產(chǎn)生一個覆蓋著的強壓力脈沖，產(chǎn)生許多獨特的性質(zhì)，例如產(chǎn)生高達5000K的高溫，大于200Mpa的壓力，以及高達1010K/p的降溫速度，這就是超聲波化學合成的能量來源，Kcap ，Okitso等將0.5um的oAl1/O3粉末加入到PdLN.2N3Cl.3H20溶液中，再加入一種對Pd2，還原起促進作用的規(guī)類，然后用20Khz的超聲波輻照，在Al2O2表面合成出10nm左右的Pd納米粒子。 2、超聲波制藥
（1）注射用醫(yī)藥物質(zhì)的分散——將磷脂類與膽固醇混合用適當方法與藥物混合在水溶液中，經(jīng)超聲分散，可以得到更小粒子（0.1um左右）供靜脈注射。
（2）草藥提取——利用超聲分散破壞植物組織，加速溶劑穿透組織作用，提高中草藥有效成分提取率。如金雞納樹皮中全部生物堿用一般方法侵出需5小時以上，采用超聲分散只要半小時即可完成。
（3）制備混懸劑——在超聲空化和強烈攪拌下，將一種固體藥物分散在含有表面活性劑的水溶液中，可以形成1um左右口服或靜脈注射混懸劑。例“靜注喜樹堿混懸劑”“肝臟造影劑”、“硫酸鋇混懸劑”。 （4） 制備疫苗——將細胞或病毒借助于超聲分散將其殺死以后，再用適當方法制成疫苗。
