超声波作用原理?

仇靓仇靓最佳答案最佳答案

这个问题我十年前想了很久,做了很多实验,也看过一些文献 先说结论:当超声波在介质中传播时,介质的振幅和频率会发生变化(不是明显变化),而且存在波的传播方向; 当声功率足够大、介质足够厚的时候,可以观察到音波的驻波; 如果将不同频率的声波同时输入,则可以观察到声音的干涉。 这里需要提到一个现象叫“超声聚焦”。这是由于超声波具有方向性,所以可以在介质中形成焦点。

假设没有阻抗失配的问题,那么无论什么频率的声波,最后都会被聚焦到一点上。 所以,理论上说,只要用超声聚焦的办法把声能集中起来,就有可能起到击碎物体的作用。但是现实中因为各种阻抗失配,并不能成形成很好的焦点,所以不能利用这个原理来击碎物体。 但是,如果频率合适的声波在介质中形成了一个稳定的驻波,这时候就把声能集中起来了,就像把一根棍子横放在两个轴承之间,就可以形成支撑一样,这就是“超声聚焦”。

上面说的都是单频信号的情况,现在考虑多频信号。 我曾经在实验室中用三个频率分别为1000Hz、2000Hz和3000Hz的声源,驱动同一位置的驻波发生器(可以用它来产生声驻波),然后接上听筒,果然听到了声音的干涉现象——三个频率的声音叠加在一起!不过这个干涉的现象不是很明显,且只能听到一阵“嗡……”的声音。

后来我找了资料,发现如果用频率为4000Hz左右的超声波照射晶体,可以得到清晰的音波图形,而且这个频率的超声波比低频(5kHz)的超声波更容易被耳鼓接收。 看来,要想让超声波发挥更好的效用,还是需要研究如何让频率为4000Hz左右的超声波成为聚焦的能量载体。

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