超聲波是指頻率高于20000赫茲

T師 UvhI Cv.-railciGfli:Mrzta：■■**? 總黑卸 辛■汨IE塩脅鬲:《咼嚴l/fa葉WE.磴超聲波是指頻率高于20000赫茲(Hz)的一種人無法聽見的聲波。人耳朵能聽到的聲波頻率為20?20000Hz,當聲波的振動頻率大于20000Hz時，人耳無法聽到。超聲波因其頻率下限大約等于人的聽覺上限而得名。因此，我們把頻率高于20000赫茲的聲波稱為“超聲波”。快速導航1主要特性2超聲波檢測原理3超聲波洗凈的含義4換能器和發(fā)生器5頻率的重要性6優(yōu)點7超聲清洗工藝及選擇8超聲波去眼袋原理9測距原理10測距原理的應用11超聲波的危害

超聲波方向性好，穿透能力強，能夠傳遞信息，易于獲得較集中的聲能，在水中傳播距離遠。主要用途超聲波在醫(yī)學、軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)，漁業(yè)上有很多的應用。可用于測距、測速、測障、清洗、焊接、碎石、殺菌消毒、檢查金屬產(chǎn)品的缺陷、焊接鋁金屬、選衣服、在坡璃上鉆孔、以及尋找沉沒了的船只???等.傳播特點超聲波的波長相對來說比聲波要短，通常的障礙物都會比超聲波的波長大很多，所以說超聲波的衍射能力不是很強，在介質(zhì)一定密度不變的情況下，超聲波能夠沿著波的方向一致沿直線傳波，超聲波的波長相對來說越短的話，直射能力就越好。功率特點當聲音在空氣中傳播時,推動空氣中的微粒往復振動而對微粒做功。聲波功率就是表示聲波做功快慢的物理量。在相同強度下，聲波的頻率越高，它所具有的功率就越大，所以說超聲波跟身邊相比呢，超聲波的功率比生病要大很多的?？栈饔贸暡ê附釉?超聲波在液體超聲波焊接原理 超聲波在液體中隨著液體的縫隙傳播開時，液體的分子受到超聲波的能量的傳遞,而具有能量,分子相互作用而產(chǎn)生大量的氣泡，這些氣泡構(gòu)成了空化的前提條件，能量聚集到一定的程度的時候氣泡破裂產(chǎn)生巨大的能量把整個液體破費，空化作用常常用于超聲波清洗機、以及小型超聲波清洗機的與原理應用。2超聲波檢測原理

振動部分賀炭H力阪動方向\OX振動部分賀炭H力阪動方向\OX同定郡分超聲事項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)。超聲成像是利用欣宇超聲波呈現(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)生的衍射效應而獲得物的重現(xiàn)像，通常用攝像機和電視機作實時觀察。3超聲波洗凈的含義超聲波洗凈作用，是以超過人類聽覺聲頻以上的波動在液體中傳導?當音波在洗凈劑中傳播時，由于音波是一種縱波，縱波推動介質(zhì)的作用會使液體中壓力變化而產(chǎn)生無數(shù)微小真空泡,稱之為“空穴效應”。當汽泡受壓爆破時，會產(chǎn)生強大的沖激能，可將固著在物件死角內(nèi)的污垢打散，并增強洗凈的洗凈效果，由于欣宇超聲波頻率高波長短，穿透力強，因此對有隱蔽細縫或復雜結(jié)構(gòu)的清洗物，可以達到驚人的洗凈效果-MPMi-tikBiKMIj.-1 超聲清洗超聲波清洗是基于空化作用，即在清洗液中無數(shù)氣泡快速形成并迅速內(nèi)爆。由此產(chǎn)生的沖擊將浸沒在清洗液中的工件內(nèi)外表面的污物剝落下來。隨著超聲頻率的提高，氣泡數(shù)量增加而爆破沖擊力減弱，因此，高頻超聲特別適用于小顆粒污垢的清洗而不破環(huán)其工件表面?？栈莸臄U大以及爆裂（內(nèi)爆）氣泡是在液體中施加高頻（超聲頻率）、高強度的聲波而產(chǎn)生的。因此，任何超聲清洗系統(tǒng)都必須具備三個基本元件：盛放清洗液的槽、將電能轉(zhuǎn)化為機械能的換能器以及產(chǎn)生高頻電信號的超聲波發(fā)生方器。4換能器和發(fā)生器超聲清洗系統(tǒng)最重要的部分是換能器?，F(xiàn)存兩種換能器，一種是磁力換能器，由鎳或鎳合金制成；一種壓電換能器，由鋯鈦酸鉛或其他陶瓷制成。將壓電材料放入電壓變化的電場中時，它會發(fā)生變形，這就是所謂的“壓電效應”。相對來說，磁力換能器是用會在變化的磁場中發(fā)生變形的材料制成的。無論使用何種換能器，通常最基本的因素為其產(chǎn)生的空化效應的強度。超聲波和其它聲波一樣，是一系列的壓力點，即一種壓縮和膨脹交替的波（如下圖示）。如果聲能足夠強，液體在波的膨脹階段被推開，由此產(chǎn)生氣泡；而在波的壓縮階段，這些氣泡就在液體中瞬間爆裂或內(nèi)爆，產(chǎn)生一種非常有效的沖擊力，特別適用于清洗。這個過程被稱做空化作用。爆裂的空化泡會產(chǎn)生超過10,000psi的壓力和20,000°F(11,000°C)的高溫，并在其爆裂的瞬間沖擊波會迅速向外輻射。單個空化泡所釋放的能量很小，但每秒鐘內(nèi)有幾百萬的空化泡同時爆裂，累計起來的效果將是非常強烈的，產(chǎn)生的強大的沖擊力將工件表面的污物剝落，這就是所有超聲清洗的特點。如果超聲能量足夠大，空化現(xiàn)象會在清洗液各處產(chǎn)生，所以超聲波能夠有效清洗微小的裂縫和孔?？栈饔靡泊龠M了化學反應并加速了表面膜的溶解。然而只有在某區(qū)域的液體壓力低于該氣泡內(nèi)氣體壓力時才會在該區(qū)域產(chǎn)生空化現(xiàn)象，故由換能器產(chǎn)生的超聲波振幅足夠大時才能滿足這一條件。產(chǎn)生空化所需的最小功率被稱做空化臨界點。不同的液體存在不同的空化臨界點，故欣宇超聲波能量必須超過該臨界點才能達到清洗效果。也就是說，只有能量超過臨界點才能產(chǎn)生空化泡，以便進行超聲清洗。5頻率的重要性當工作頻率很低(在人的聽覺范圍內(nèi))就會產(chǎn)生噪音。當頻率低于20kHz時，工作噪音不僅變得很大，而且可能超出職業(yè)安全與保健法或其他條例所規(guī)定的安全噪音的限度。在需要高功率去除污垢而不用考慮工件表面損傷的應用中，通常選擇從20kHz到30kHz范圍內(nèi)的較低清洗頻率。該頻率范圍內(nèi)的清洗頻率常常被用于清洗大型、重型零件或高密度材料的工件。潔康公司提供20KHz的磁力換能器和25KHz的壓電換能器CavitationStrengthRelativeto40kHz高頻通常被用于清洗較小、較精密的零件，或清除微小顆粒。高頻還被用于被工件表面不允許損傷的應用。使用高頻可從幾個方面改善清洗性能。隨著頻率的增加，空化泡的數(shù)量呈線形增加，從而產(chǎn)生更多更密集的沖擊波使其能進入到更小的縫隙中。如果功率保持不變，空化泡變小，其釋放的能量相應減少，這樣有效地減小了對工件表面的損傷。高頻的另一個優(yōu)勢在于減小了粘滯邊界層（泊努里效應），使得超聲波能夠'發(fā)現(xiàn)'極細小的微粒。這種情況近似于小溪中水位降低時可以看清溪底的小石子。欣宇超聲波提供了一系列中間頻率的產(chǎn)品，有40kHz、80kHz.120kHz和170kHz。清洗極微小的顆粒時，可選用頻率為350kHz的產(chǎn)品。潔康公司近來推出了用于此類場合的MicroCoustics系統(tǒng)，其頻率為400kHz。6優(yōu)點高精度由于超聲波的能量能夠穿透細微的縫隙和小孔，故可以應用與任何零部件或裝配件的清洗。被清洗件為精密部件或裝配件時，超聲清洗往往成為能滿足其特殊技術(shù)要求的唯一的清洗方式；快速超聲清洗相對常規(guī)清洗方法在工件除塵除垢方面要快得多。裝配件無須拆卸即可清洗。超聲清洗可節(jié)省勞動力的優(yōu)點往往使其成為最經(jīng)濟的清洗方式；一致無論被清洗件是大是小，簡單還是復雜，單件還是批量或在自動流水線上，使用超聲清洗都可以獲得手工清洗無可比擬的均一的清潔度。7超聲清洗工藝及選擇考慮到清洗液的物理特性對超聲清洗的影響，其中蒸汽壓、表面張力、黏度以及密度應為最顯著的影響因素。溫度能影響這些因素，所以它也會影響空化作用的效率。任何清洗系統(tǒng)必須使用清洗液。水性系統(tǒng)通常由敞口槽組成，工件浸沒其中。而復雜的系統(tǒng)會由多個槽組成，并配備循環(huán)過濾系統(tǒng)、沖淋槽、干燥槽以及其它附件。對于使用溶劑的系統(tǒng)，多為超聲波汽相除油脂清洗機，常配備廢液連續(xù)回收裝置。超聲波汽相清除油脂過程是由溶劑蒸發(fā)槽和超聲浸洗槽組成的集成式多槽系統(tǒng)完成的。在熱的溶劑蒸汽和超聲激蕩共同作用下，油、脂、蠟以及其他溶于溶劑的污垢就被除去。經(jīng)過一系列清洗工序后下料的工件發(fā)熱、潔凈、干燥。選擇清洗液時，應考慮以下三個因素：清洗效率：選擇最有效的清洗溶劑時，一定要作實驗。如在現(xiàn)有的清洗工藝中引入超聲，所使用的溶劑一般不必變更；操作簡單：所使用的液體應安全無毒、操作簡單且使用壽命長；成本：最廉價的清洗溶劑的使用成本并不一定最低。使用中必須考慮到溶劑的清洗效率、安全性、一定量的溶劑可清洗多少工件利用率最高等因素。當然，所選擇的清洗溶劑必須達到清洗效果，并應與所清洗的工件材料相容。水為最普通的清洗液，故使用水基溶液的系統(tǒng)操作簡便、使用成本低、應用廣泛。然而對于某些材料以及污垢等并不適用于水性溶液，那么還有許多溶劑可供選用。

清洗件處理超聲清洗的另一個清洗件處理超聲清洗的另一個考慮因素是清洗件的上、下料或者說是放置清洗件的工裝的設(shè)計。清洗件在超聲清洗槽內(nèi)時，無論清洗件還是清洗件籃都不得觸及槽底。清洗件總的橫截面積不應超過超聲槽橫截面積的70%。橡膠以及非剛化塑料會吸收超聲波能量，故將此類材料用于工裝時應謹慎。絕緣的清洗件也應引起特別注意。工裝籃設(shè)計不當，或所盛工件太重，縱使最好的超聲清洗系統(tǒng)的效率也會被大大降低。任何材料，如果網(wǎng)眼高于50目，對于超聲波就表現(xiàn)出實體的性能，將超聲波反射回去。當網(wǎng)眼大于1/4英寸時，對于超聲波才表現(xiàn)出開放式材料的性能。鉤子、架子以及燒杯都可用來支持清洗件。 超聲法去眼袋是目前唯一的無創(chuàng)無痕去眼袋手術(shù)方法。其手術(shù)的過程中，不會有任何后遺癥和副作用，手術(shù)時間只需要20分鐘就可以輕松搞定。超聲法去眼袋不會影響上班和工作，手術(shù)的感覺就像按摩一樣，不會留下疤痕.8超聲波去眼袋原理利用超聲共振乳化原理將眼袋脂肪乳化后通過特制眼膜促進液化后的脂肪被吸收干凈。具體的實施方法：超聲法去眼袋儀器從研究到重慶超雅獨家運用于去眼袋服務?“超聲波”是一種聲波在超聲法去眼袋過程中，主要負責眼袋脂肪的液化和殺死眼袋脂肪. “超聲波去眼袋”是利用超聲波的“空化效應”和“共振原理”來去眼袋的。任何一種人體細胞都有個固定的“超聲波振動頻率”，而不同的細胞超聲共振頻率不同，當超聲波儀器發(fā)出的超聲振動頻率與眼袋脂肪細胞頻率相同時就會發(fā)生共振反應，周圍的其他組織細胞并不會發(fā)生任何反應，當這個共振反應到達一定的能量密度時就會出現(xiàn)超聲空化效應，這樣在空化效應的作用下脂肪細胞就會破裂，導致脂肪細胞死亡，此時脂肪細胞內(nèi)大量的細胞液和脂肪滴就會從破裂的細胞膜流出來，混合形成乳化的脂肪，此過程即是超聲波乳化脂肪。實現(xiàn)了目標：“利用超聲波精準破壞眼袋脂肪并使其液化”。去眼袋后，液化脂肪的吸收并不是幾個小時就能全部完成的，因此術(shù)后第2天還會有一點腫脹，一般情況，腫脹程度介于有眼袋和無眼袋之間（部分脂肪已經(jīng)吸收），要全部吸收需要3-4天左右。9測距原理超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時刻的同時開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即停止計時。超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，根據(jù)計時器記錄的時間t,就可以計算出發(fā)射點距障礙物的距離（s）,即：s=3401/2。這就是所謂的時間差測距法。超聲波測距的原理是利用超聲波在空氣中的傳播速度為已知,測量聲波在發(fā)射后遇到障礙物反射回來的時間,根據(jù)發(fā)射和接收的時間差計算出發(fā)射點到障礙物的實際距離。由此可見,超聲波測距原理與雷達原理是一樣的。測距的公式表示為：L=CXT 式中L為測量的距離長度；C為超聲波在空氣中的傳播速度；T為測量距離傳播的時間差（T為發(fā)射到接收時間數(shù)值的一半）。超聲波測距主要應用于倒車提醒、建筑工地、工業(yè)現(xiàn)場等的距離測量,雖然目前的測距量程上能達到百米,但測量的精度往往只能達到厘米數(shù)量級。由于超聲波易于定向發(fā)射、方向性好、強度易控制、與被測量物體不需要直接接觸的優(yōu)點,是作為液體高度測量的理想手段。在精密的液位測量中需要達到毫米級的測量精度,但是目前國內(nèi)的超聲波測距專用集成電路都是只有厘米級的測量精度。通過分析超聲波測距誤差產(chǎn)生的原因,提高測量時間差到微秒級,以及用LM92溫度傳感器進行聲波傳播速度的補償后，我們設(shè)計的高精度超聲波測距儀能達到毫米級的測量精度。超聲波測距誤差分析：根據(jù)超聲波測距公式L=CXT，可知測距的誤差是由超聲波的傳播速度誤差和測量距離傳播的時間誤差引起的。時間誤差：當要求測距誤差小于1mm時，假設(shè)已知超聲波速度C=344m/s（20°C室溫），忽略聲速的傳播誤差。測距誤差sAt＜（0.001/344）~0.000002907s即2.907口s。在超聲波的傳播速度是準確的前提下，測量距離的傳播時間差值精度只要在達到微秒級，就能保證測距誤差小于1mm的誤差。使用的12MHz晶體作時鐘基準的89C51單片機定時器能方便的計數(shù)到1口s的精度，因此系統(tǒng)采用89C51定時器能保證時間誤差在1mm的測量范圍內(nèi)。

超聲波傳播速度誤差：超聲波的傳播速度受空氣的密度所影響，空氣的密度越高則超聲波的傳播速度就越快，而空氣的密度又與溫度有著密切的關(guān)系，如表1所/示O已知超聲波速度與溫度的關(guān)系如下：式中：r—氣體定壓熱容與定容熱容的比值，對空氣為1.40,R—氣體普適常量，8.314kg?mol-1?K-1，M—氣體分子量，空氣為28.8X10-3kg?mol-1，T—絕對溫度,273K+TC,近似公式為：C=C0+0.607XTC，式中：C0為零度時的聲波速度332m/s；T為實際溫度(C)。超聲波原理對于超聲波測距精度要超聲波原理對于超聲波測距精度要求達到1mm時，就必須把超聲波傳播的環(huán)境溫度考慮進去。例如當溫度0C時超聲波速度是332m/s,30C時是350m/s，溫度變化引起的超聲波速度變化為18m/s。若超聲波在30C的環(huán)境下以0C的聲速測量100m距離所引起的測量誤差將達到5m,測量1m誤差將達到5mm。10測距原理的應用超聲波傳感器是經(jīng)常采用的傳感器之一，用來檢測對方機器人的有無和距離。其原理猶如蝙蝠，它的嘴發(fā)出超聲波，當超聲波遇到小昆蟲的時候，蝙蝠的耳朵能夠接收反射回波，從而判斷昆蟲的位置和距離并予以捕殺。超聲波傳感器的工作方式是通過發(fā)送器發(fā)射出來的超聲波被物體反射后傳到接收器接收來判斷是否檢測到物體。所謂超聲波就是空氣中傳播的超過人類聽覺頻率極限的聲波。人的聽覺所能感覺的聲音的頻率范圍往往因人而異，大約20Hz-20kHz。超聲波的傳播速度V可以用下