超声波技术及应用

超声波原理及应用组员：王亚龙彭忠祥杨欣爽于旎仝欣目录超声波简介超声波的应用自然界中的超声波超声波的类型纵波横波表面波板波表面波•表面波主要是指沿介质表面传递，而介质的质点沿椭圆形轨迹振动的波。板波在板厚与波长相当的薄板中传播的波。根据质点的振动方向不同可将板波分为SH波和兰姆波。超声波的特点（1）超声波可以在气体、液体、固体、固熔体等介质中有效传播超声波可以携带较多的能量超声波的传播具有方向性超声波在界面上会产生折射和反射，而且可能会改变振动模式。超声波在液体中可以产生空化效应超声波具有多普勒效应超声波的特点（2）容易衰减（在液体和固体中衰减较小）传播速度受温度影响在两种不同介质的界面处反射强烈，在许多场合必须使用耦合剂或匹配材料。超声波可以聚焦。超声波的基本作用原理•超声波和声波一样，是物质介质中的一种弹性机械波，只是频率不同。人们所能听到的频率上限为10～18kHz。物理学中规定，高于20kHz的是超声波，上限可高至与电磁波的微波区(10GHz)重叠。超声波的产生原理是产生所需频率的电振荡，再转换成机械振荡。目录超声波简介超声波的应用二、超声波的应用•测量：距离、流速、流量、厚度•探测：超声测距、安防探测、医学成像、无损探测、水下声纳、地质勘探、管道检漏、触摸屏•雾化：加湿、盆景、园艺、消毒、•空化：炼油、乳化•清洗：珠宝、首饰、精密零件•加工：磨削、钻孔、抛光、焊接•美容：按摩、洁齿•医疗：结石破碎、医学成像、呼吸医疗•马达：相机镜头、微位移控制•生物：促进种子发芽•化学：加快酒类醇化、加快化学反应速度1.声化学氧化降解水中CS2CS2是一种有毒物质，而且它在水环境中还可以分解对环境污染严重。超声降解CS2的实验装置如右图所示。2.超声预处理提高酿酒废水的可生化性（1）超声波通过提高降解的初始速率改善传统的好氧处理工艺。（2）超声预处理只是把污染物分子变为更简单的形式，它们仍是通过微生物才得以降解。污染物换能器3.超声作为造纸厂和垃圾填埋厂渗滤液处理的前或后氧化工序（1）渗滤液通过生物处理，剩下的是难生物降解物质，采用超声后处理。（2）造纸厂采用超声前处理。实验检测了废水的COD、TOC、毒性和生物降解性。研究表明，超声可以降低污染物的毒性，提高其生物降解性。4.超声处理染料废水换能器前加装聚能片,以获得较强声强。超声频率f=20kHZ，输入电功率P=0～500W可调，超声探头直径5mm，探头插入液面下1.5cm，玻璃器皿反应容器有效容积40mL。无水浴降温措施，不调节水样的pH值。5.超声降解甲胺磷农药废水1.降解率随着超声辐照时间的延长而增大。2.增大超声波功率、声强和变幅杆直径，可以显著提高甲胺磷的降解率，Φ25mm时可达61.7%。3.溶液初始pH值的影响显著，酸性条件有利于甲胺磷降解。6.超声空化效应降解焦化废水CODCr初始浓度为807mg/L和初始pH值为8.17的焦化废水，在温度为25℃的条件下，经声能密度为0.220W/cm2的超声波辐照并进行同时曝气作用240min后,废水中CODCr的降解率为76.89%。7、超声波在制浆造纸工业中的应用•1、利用超声技术处理纸浆，使之产生机械的打浆效应。•2、经超声波处理后，纤维的保水值增大，纤维的可及度和反应性能显著提高。•3、对于合成纤维的表面改性超声波更是起到了很好的作用。•4、使用超声波处理各种纸浆，使纤维达到润胀，外层剥离，细纤维化，从而增加成纸强度超声波振动筛打浆机8、超声波在医学诊断中的应用左上为A型，右上为B型，左下为M型，右下为D型根据不同的成像原理，超声波诊断方法可以分为A型、B型、M型及D型四大类A型：可用来鉴别病变组织的一些物理特性，如实质性、液体或是气体是否存在等。B型：可通过荧光屏显现出来，这种方法直观性好，重复性强，可供前后对比，所以广泛用于妇产科、泌尿、消化及心血管等系统疾病的诊断。M型：最适用于检查心脏的活动情况，多用于辅助心脏及大血管疫病的诊断。D型：是专门用来检测血液流动和器官活动的一种超声诊断方法，又称为多普勒超声诊断法。可确定血管是否通畅、官腔是否狭窄、闭塞以及病变部位。9、彩色超声波诊断仪10、用于培养液及药物的雾化•超声波雾化是利用了其空化效应，把空穴周围的水粉碎成非常微小的微粒，于是形成水雾从水中溢出。如环境加湿器、药物雾化器、无基质雾化植物培养等。•应用超声波使营养液雾化，进行室内无基质培养或气培植物，超声药物透入疗法及药物雾化给药，可以促进药物吸收、提高药效，对于呼吸道给药的治疗尤其有用，可以减少患者(尤其是小孩)用药的痛苦，因而在医院得到了广泛的应用。超声波雾化器11、超声波在生物技术领域的应用用超生波处理种子可提高发芽势、发芽率与种苗的成活率，从而提高作物产量与植树种草的成活率。如用超声波水浴对黑皮冬瓜种子进行处理，然后进行种子发芽试验，结果发现超声波处理显著地促进了黑皮冬瓜种子的萌发，提高了种子的活力；用超声波处理落叶松、云杉等林木种子，可改善林木种子的播种品质，提高种子发芽势和发芽率。Mason等报道超声波也能增加鱼卵的孵化率与孵出鱼苗的成活率。12、超声波在植物提取中的应用•超声提取法广泛应用于多糖的提取中，例如用超声法提取新疆枸杞多糖，多糖收率提高30％，提取时间缩短5倍以上，•同样，超声提取技术在新疆甘草多糖的提取中也有良好的应用前景，实验结果表明用超声法提取得甘草多糖的收率提高36％，时间缩短3倍以上。13、超声波线缆测高仪14、倒车雷达15、超声波雾化器16、超声波雾化器17、超声波焊接机18、超声波驱虫器19、超声波圆筒式分散仪20、超声马达21、超声探伤仪德国Krautkramer[K.K]公司22、医学超声成像23、线阵声纳德国•基元数:3X96,•基阵长：48米24、超声波清洗仪小结•超声波最大的特点就是可以以振动的方式传递能量而不影响人类的听觉。•超声波的利用主要体现在三个方面，一是微幅高频振动的利用，二是能量传递效果的利用，三是超声信号的利用。•具体地说，就是超声马达、超声换能和超声传感。目前的大部分超声波应用都可以归结到这三个类别里面。•超声技术在造纸工业、医学、生物技术、植物提取等方面中广阔的应用前景，进一步开展这些技术的研究，是超声技术向有利于工业化大生产的方向发展，具有理论意义和实际的应用价值。•超声波技术在纳米材料制备中、军事、食品加工、蚕蛹中提取蚕蛹油、柴油氧化脱硫纺织用微胶囊制备中等的应用。