聲波是物體機(jī)械振動(dòng)狀態(tài)(或能量)的傳播形式,。超聲波是指振動(dòng)頻率大于20000Hz以上的,,其每秒的振動(dòng)次數(shù)(頻率)甚高,,超出了人耳聽覺的一般上限(20000Hz),,人們將這種聽不見的聲波叫做超聲波,。由于其頻率高,,因而具有許多特點(diǎn):首先是能量集中,,其波長比一般聲波短得多,,因而可以用來切削、焊接,、鉆孔等,。再者由于它頻率高,波長短,,衍射不嚴(yán)重,,具有良好的定向性,工業(yè)與醫(yī)學(xué)上常用超聲波進(jìn)行超聲探測,。
超聲和可聞聲本質(zhì)上是一致的,,它們的共同點(diǎn)都是一種機(jī)械振動(dòng)模式,通常以縱波的方式在彈性介質(zhì)內(nèi)會(huì)傳播,,是一種能量的傳播形式,,其不同點(diǎn)是超聲波頻率高,波長短,,在一定距離內(nèi)沿直線傳播具有良好的束射性和方向性,,1MHz=10^6Hz,即每秒振動(dòng)100萬次,,可聞聲的頻率在20~20000Hz之間,。
超聲波在媒質(zhì)中的反射,、折射、衍射,、散射等傳播規(guī)律,,與可聽聲波的規(guī)律沒有本質(zhì)上的區(qū)別。但是超聲波的波長很短,,只有幾厘米,,甚至千分之幾毫米。與可聽聲波比較,,超聲波具有許多奇異特性:傳播特性──超聲波的波長很短,,通常的障礙物的尺寸要比超聲波的波長大好多倍,因此超聲波的衍射本領(lǐng)很差,,它在均勻介質(zhì)中能夠定向直線傳播,,超聲波的波長越短,該特性就越顯著,。功率特性──當(dāng)聲音在空氣中傳播時(shí),,推動(dòng)空氣中的微粒往復(fù)振動(dòng)而對微粒做功。
聲波功率就是表示聲波做功快慢的物理量,。在相同強(qiáng)度下,,聲波的頻率越高,它所具有的功率就越大,。由于超聲波頻率很高,所以超聲波與一般聲波相比,,它的功率是非常大的,。空化作用──當(dāng)超聲波在介質(zhì)的傳播過程中,,存在一個(gè)正負(fù)壓強(qiáng)的交變周期,,在正壓相位時(shí),超聲波對介質(zhì)分子擠壓,,改變介質(zhì)原來的密度,,使其增大;在負(fù)壓相位時(shí),,使介質(zhì)分子稀疏,,進(jìn)一步離散,介質(zhì)的密度減小,,當(dāng)用足夠大振幅的超聲波作用于液體介質(zhì)時(shí),,介質(zhì)分子間的平均距離會(huì)超過使液體介質(zhì)保持不變的臨界分子距離,液體介質(zhì)就會(huì)發(fā)生斷裂,,形成微泡,。這些小空洞迅速脹大和閉合,,會(huì)使液體微粒之間發(fā)生猛烈的撞擊作用,從而產(chǎn)生幾千到上萬個(gè)大氣壓的壓強(qiáng),。