超聲波知識介紹
來源：銘揚超聲波發布時間：2020-07-03 10:19:38點擊率：
超聲學是聲學的一個重要分支或組成部分。它以研究超聲在各種物質中產生、傳播、接收及與物質的相互作用、產生的各種效應和應用為主要內容。聲波屬于機械波，是機械振動在彈性媒質中的傳播?，F代聲學已涵蓋了從10～4～1014Hz的頻率范圍，相當于從大約3小時振動一次的次聲到波長短于固體中原子間距的分子熱振動，即跨越了1018量級的寬廣頻段。
超聲是指頻率高于可聽聲頻率范圍的聲波?，F代聲學中規定人耳可聽到的聲波頻率上限為2×104Hz。一般而言，人們通常所說的超聲是指頻率高于20KHz.的聲波;而把頻率高于108Hz的超聲波稱為特超聲。在超聲頻段中，108～1012Hz頻段的超聲因與電磁波譜中的微波頻段相對應，故又稱為微波超聲。
超聲波傳播一般具有一定的功率范圍，傳播方式不同，功率范圍也不一樣。連續波超聲一般在毫瓦──幾十千瓦范圍。脈沖波超聲可擴充為幾分之一毫瓦──幾兆瓦。相應地，從聲強角度看，聚焦連續波超聲在液體中，因受空化的限制，上限約可達幾十千瓦每平方厘米;而聚焦脈沖超聲在焦斑中心，甚至可達幾十兆瓦每平方厘米。由于脈沖波超聲具有更大的功率范圍和更強的聲強強度，現代超聲應用如超聲清洗、超聲細胞粉碎大都采用脈沖波超聲。
超聲在氣體、液體、固體、固熔體等物質中，均能有效地傳播。不同頻率、功率、強度的超聲波，在不同媒質中，都具有其獨特的傳播特性及效應，因而也有其相應的研究內容及廣泛的應用。經過幾十年的研究，隨著超聲研究的不斷深入，超聲的應用也越來越廣泛。
超聲波技術已廣泛應用于工業、農業、醫藥、衛生、國防等領域，尤其在提取中草藥成份方面的應用正受到越來越多的重視。超聲波特性主要有如下幾方面：
1、空化效應：
當大能量的超聲波作用于提取介質時，在振動處于稀疏狀態時，介質被撕裂成許多小空穴，這些小空穴瞬時即閉合，閉合時產生高達幾千大氣壓的瞬時壓力，即空化現象。在超聲場中液體中的微小氣泡首先經歷氣泡的振蕩及生長過程，既穩態空化;然后是氣泡的壓縮和崩潰過程，即瞬態空化?？栈挟a生的極大壓力造成被破碎物細胞壁及整個生物體破裂，而且整個破裂過程在瞬間完成，提高了破碎速度，縮短了破碎時間，可極大地提高提取效率。超聲波作用時其效果不僅取決于超聲波的強度和頻率，而且與被破碎物的結構功能有一定關系。由于提取介質中氣泡尺寸不是單一的，而是存在一個分布范圍，所以超聲波頻率應有一定范圍的變化，即有一個帶寬。
2、熱效應：
超聲波在媒質質點傳播過程中其能量不斷被媒質質點吸收變成熱能，導致媒質質點溫度升高，即超聲波熱學機制。氣泡崩塌之后，泡內“熱點”驟然冷卻，冷卻速度達108K/s。這相當于金屬熔漿放入液氮的急劇冷卻速率。
3、機械攪拌：
超聲的高頻振動及輻射壓力可在氣、液體中形成有效的攪動與流動，可使媒質質點在其傳播空間內進入振動狀態強化細胞內物質的釋放、擴散及溶解;空化氣泡振動對固體表面產生的強烈射流及局部微沖流，均能顯著減弱液體的表面張力及磨擦力，并破壞固-液界面的附面層，因而達到普通低頻機械攪動達不到的效果。
4、強化擴散：
利用超聲振動及空化的壓力、高溫效應，促使兩種液體，兩種固體，或液─固、液─氣界面之間，發生分子的相互滲透，形成新的物質屬性。金屬或塑料的超聲焊接，超聲乳化、清洗、霧化可歸為此類作用。
5、乳化作用：
空化氣泡閉合后產生的局部沖擊波，可粉碎液體中的顆粒，使其細化;使結晶均勻;將較大、不均勻乳滴分散為微小均勻藥劑(如醫用造影劑、治癌藥劑等);甚至可包括消溶血栓等作用。
6、凝聚作用：
超聲振動可使氣、液媒質中懸浮粒子以不同速度運動，增加相碰撞機會;或利用駐波使它們趨于波腹處，從而發生凝聚過程。煙道收塵、人工降雨可屬此類。
7、機械粉碎作用：
利用高強度超聲脈沖，可以粉碎人體內的腎結石和膽結石而不損傷軟組織。
