在世界範圍內,超聲波廣泛應用於診斷學、治療學、工程學、生物學等領域。賽福瑞的家用超聲波治療機屬於超聲波治療的應用範疇。
(1)工程應用:水下定位與通信、地下資源勘探等。
(2)生物應用:剪切大分子、生物工程和種子處理等。
(3)診斷應用:A型、B型、M型、D型、雙功能和彩色多普勒超聲等。
(4)治療應用:理療、癌癥治療、外科手術、體外碎石術、牙科等。
超聲波的作用
玻璃零件。玻璃和陶瓷制品的除垢很麻煩。如果將這些物品放入清洗液中,然後施加超聲波,清洗液的劇烈振動會沖擊物品上的汙垢,可以快速清洗。
雖然人類聽不到超聲波,但很多動物都有這種能力。它們可以使用超聲波來“導航”,追逐食物,或避免危險的事情。夏天的晚上妳可能見過很多蝙蝠在院子裏來回飛。為什麽它們在沒有光的情況下飛行也不會迷路?原因是蝙蝠可以發出20 ~ 65438+百萬赫茲的超聲波,就像壹個移動的“雷達站”。蝙蝠就是用這種“聲納”來判斷前方是否有昆蟲或障礙物在飛。雷達的質量有幾十、幾百、幾千公斤,但是在壹些重要的性能上,比如精度、抗幹擾能力,蝙蝠遠遠優於現代的無線電定位器。它是近幾十年發展起來的壹門新學科,深入研究動物體內各種器官的功能和結構,並利用獲得的知識改進現有設備。
我們人類直到第壹次世界大戰才學會使用超聲波,也就是利用“聲納”的原理來探測水下目標及其狀態,比如潛艇的位置。這時,人們向水中發射壹系列不同頻率的超聲波,然後記錄並處理反射回來的回波。從回波的特征,我們可以估計被探測物體的距離、形狀和動態變化。超聲波在醫學上最早的應用是在1942年。奧地利醫生杜西克首次使用超聲波技術掃描大腦結構。後來,在60年代,醫生開始將超聲波應用於腹部器官的檢測。如今,超聲掃描技術已經成為現代醫學診斷不可或缺的工具。
聲納和雷達的區別
超聲波聲納
雷達使用無線電波
醫學超聲檢查的工作原理類似於聲納,即超聲波發射到人體內,在體內遇到界面會發生反射和折射,在人體組織內可能會被吸收和衰減。由於人體內各種組織的形狀和結構不同,對超聲波的反射、折射和吸收程度也不同。醫生通過儀器反射的波型、曲線或圖像的特征來區分。另外,結合解剖學知識,正常和病理變化,可以診斷被檢查的器官是否有病。
目前醫生使用的超聲診斷方法有不同的形式,可分為A、B、M、d四類。
A型:是壹種用波形顯示組織特征的方法,主要用於測量器官的直徑以確定其大小。它可以用來識別病變組織的壹些物理特征,如實質,是否存在液體或氣體等。
b型:以平面圖形的形式顯示被探查組織的具體情況。在檢查時,人體界面的反射信號首先被轉換成不同強度的光點,這些光點可以通過熒光屏顯示出來。這種方法直觀、可重復,可用於前後對比,因此廣泛應用於婦科、泌尿、消化、心血管疾病的診斷。
m型:是壹種用來觀察活動界面時間變化的方法。它最適合檢查心臟的活動。其曲線的動態變化稱為超聲心動圖,可用於觀察心臟各層的位置、活動狀態和結構狀況,多用於輔助診斷心臟和大血管疾病。
D型:是壹種專門用於檢測血流和器官活動的超聲診斷方法,又稱多普勒超聲診斷法。可以確定血管是否通暢,管腔是否狹窄、閉塞以及病變部位。新壹代D型超聲還可以定量測量管腔內的血流量。近年來,科學家們開發了壹種彩色編碼多普勒系統,可以在超聲心動圖的解剖標記的指示下,用不同的顏色顯示血流的方向,顏色的深淺代表血流的速度。目前,立體超聲成像、超聲CT、超聲內窺鏡等超聲技術不斷湧現,還可以與其他檢查儀器相結合,大大提高疾病的診斷準確率。超聲波技術在醫療領域發揮著巨大的作用。隨著科學的進步,它會更加完善,會更好地造福人類。
聲學中研究超聲波的產生、傳播和接收,以及各種超聲效應和應用的分支學科,稱為超聲。產生超聲波的裝置包括機械式超聲波發生器(如空氣哨、哨子和液體哨),基於電磁感應和電磁作用原理的電動超聲波發生器,
以及由壓電晶體的電致伸縮效應和鐵磁材料的磁致伸縮效應制成的電聲換能器。
超聲波效應當超聲波在介質中傳播時,超聲波與介質的相互作用引起介質中的物理和化學變化,從而產生。
壹系列的機械、熱、電磁和化學超聲波效應,包括以下四種效應:
①機械效應。超聲波的機械作用可以促進液體的乳化、凝膠的液化和固體的分散。當超聲流體介質中形成駐波時,懸浮在流體中的微小顆粒由於機械力在節點處凝聚,在空間形成周期性的堆積。超聲波在壓電材料和磁致伸縮材料中傳播時,由於超聲波的機械作用而產生感應極化和感應磁化(參見介電物理和磁致伸縮)。
②氣蝕。超聲波作用於液體時,會產生大量的小氣泡。壹個原因是液體中的局部拉應力形成負壓,壓力的降低使原本溶解在液體中的氣體過飽和並從液體中逸出,成為小氣泡。另壹個原因是強大的拉伸應力將液體“撕裂”成空腔,這就是所謂的空化。該空腔充滿液體蒸汽或另壹種溶解在液體中的氣體,甚至可以是真空。空化形成的小氣泡會隨著周圍介質的振動而突然運動、長大或破裂。當它破裂時,周圍的液體突然沖入氣泡,產生高溫、高壓和沖擊波。與空化相關的內耗可以形成電荷,氣泡中放電可以產生發光現象。液體中的超聲波處理技術大多與空化有關。
③熱效應。由於超聲波的頻率高、能量大,被介質吸收時能產生顯著的熱效應。
④化學作用。超聲波的作用可以促進或加速某些化學反應。比如純蒸餾水經過超聲波處理後產生過氧化氫;亞硝酸是通過超聲波處理溶解有氮氣的水而產生的;染料水溶液經過超聲波處理後會變色或褪色。這些現象總是伴隨著氣穴現象。超聲波還可以加速許多化學物質的水解、分解和聚合。超聲波對光化學和電化學過程也有明顯的影響。超聲波處理後,各種氨基酸和其他有機物水溶液的特征吸收帶消失,呈現均勻的壹般吸收,表明空化作用改變了分子結構。
超聲波應用超聲波效應在實踐中已被廣泛應用,主要表現在以下幾個方面:
①超聲波檢查。超聲波的波長比普通聲波短,指向性好,能穿透不透明的物質。這壹特性已廣泛應用於超聲波探傷、測厚、測距、遙控和超聲波成像技術中。超聲波成像是壹種利用超聲波呈現不透明物體內部圖像的技術。換能器發出的超聲波通過聲透鏡聚焦在不透明樣品上,樣品發出的超聲波攜帶被照射部位的信息(如反射、吸收和散射聲波的能力),通過聲透鏡集中在壓電接收器上,得到的電信號輸入放大器,利用掃描系統可以將不透明樣品的圖像顯示在熒光屏上。上面的裝置叫做超聲波顯微鏡。超聲成像技術已廣泛應用於醫學檢驗。在微電子器件制造中用於檢驗大規模集成電路,在材料科學中用於顯示合金中不同成分的區域和晶界。聲全息術是壹種利用超聲波的幹涉原理記錄和再現不透明物體立體圖像的聲學成像技術。其原理與光波全息術基本相同,只是記錄手段不同(見全息術)。置於液體中的兩個換能器由同壹個超聲信號源激勵,它們分別發出兩個相幹超聲波:壹束通過被研究物體後成為物波,另壹束作為參考波。聲全息圖是由物波和參考波在液體表面上的相幹疊加形成的。用激光束照射聲全息圖,利用激光在聲全息圖上反射時產生的衍射效應獲得物體的再現像。通常,實時觀測是由壹臺攝像機和壹臺電視機來完成的。
②超聲波治療。利用超聲波的機械作用、空化作用、熱效應和化學效應,可以進行超聲波焊接、鉆孔、固體破碎、乳化、脫氣、除塵、清洗、殺菌、促進化學反應和生物研究,在工業、礦業、農業、醫療等各個部門得到了廣泛的應用。
③基礎研究。超聲波作用於介質後,介質中發生聲弛豫過程。聲弛豫過程伴隨著能量在分子各度之間的輸運過程,它在宏觀上表現為聲波的吸收(見聲波)。通過物質吸收超聲波的規律可以探索物質的特性和結構,這壹研究構成了分子聲學的聲學分支。普通聲波的波長大於固體中的原子間距,在此條件下,固體可視為連續介質。但對於頻率在1012 Hz以上的超超聲波,其波長可以與固體中的原子間距相媲美,因此必須將固體視為具有空間周期性的晶格結構。晶格振動的能量是量子化的,稱為聲子(見固體物理學)。超聲波對固體的作用可以歸結為超聲波和熱聲子、電子、光子和各種準粒子之間的相互作用。固體中超聲波的產生、探測和傳播以及量子液-液氦中的聲音現象的研究構成了現代聲學的壹個新領域-
聲波屬於聲音的範疇之壹,屬於機械波。聲波是指人耳能感受到的壹種縱波,其頻率範圍為16Hz-20KHz。當聲波的頻率低於16Hz時,稱為次聲波,高於20KHz時,稱為超聲波。
超聲波具有以下特點:
1)超聲波可以在氣體、液體、固體、固體熔體等介質中有效傳播。
2)超聲波可以傳輸很強的能量。
3)超聲波會產生反射、幹涉、疊加和* * *振動。
4)超聲波在液體介質中傳播時,可以在界面上產生強烈的沖擊和空化。
超聲波是聲波家族的壹員。
聲波是物體機械振動狀態(或能量)的傳播形式。所謂振動,是指物質的粒子在其平衡位置附近的往復運動。比如鼓面被擊打後,上下振動,這種振動狀態通過空氣介質向各個方向傳播,這就是聲波。
超聲波是指振動頻率在20KHz以上的聲波,人在自然環境中是聽不到、感受不到的。
超聲波療法的概念:
超聲治療學是超聲醫學的重要組成部分。超聲波治療是將超聲波能量施加於人體患病部位,達到治療疾病、促進身體康復的目的。