超声波的应用和原理?

超声波及其应用
人耳最高只能感觉到大约 20 000 Hz 的声波,频率更高的声波就是超声波了．超声波广泛地应用在多种技术中．
超声波有两个特点,一个是能量大,一个是沿直线传播．它的应用就是按照这两个特点展开的．
理论研究表明,在振幅相同的情况下,一个物体振动的能量跟振动频率的二次方成正比．超声波在介质中传播时,介质质点振动的频率很高,因而能量很大．在我国北方干燥的冬季,如果把超声波通入水罐中,剧烈的振动会使罐中的水破碎成许多小雾滴,再用小风扇把雾滴吹入室内,就可以增加室内空气的湿度．这就是超声波加湿器的原理．对于咽喉炎、气管炎等疾病,药力很难达到患病的部位．利用加湿器的原理,把药液雾化,让病人吸入,能够增进疗效．利用超声波的巨大能量还可以把人体内的结石击碎．

金属零件、玻璃和陶瓷制品的除垢是件麻烦事．如果在放有这些物品的清洗液中通入超声波,清洗液的剧烈振动冲击物品上的污垢,能够很快清洗干净．
俗话说“隔墙有耳”(图1),这说明声波能够绕过障碍物．但是,波长越短,这种绕射现象越不明显,因此,超声波基本上是沿直线传播的,可以定向发射．如果渔船载有水下超声波发生器,它旋转着向各个方向发射超声波,超声波遇到鱼群会反射回来,渔船探测到反射波就知道鱼群的位置了．这种仪器叫做声纳．声纳也可以用来探测水中的暗礁、敌人的潜艇,测量海水的深度．
根据同样的道理也可以用超声波探测金属、陶瓷混凝土制品,甚至水库大坝,检查内部是否有气泡、空洞和裂纹．
人体各个内脏的表面对超声波的反射能力是不同的,健康内脏和病变内脏的反射能力也不一样．平常说的“B超”就是根据内脏反射的超声波进行造影,帮助医生分析体内的病变（图2）．
有趣的是,很多动物都有完善的发射和接收超声波的器官．以昆虫为食的编幅,视觉很差,飞行中不断发出超声波的脉冲,依靠昆虫身体的反射波来发现食物．海豚也有完善的“声纳”系统,使它能在混浊的水中准确地确定远处小鱼的位置．现代的无线电定位器——雷达,质量有几十、几百、几千千克,蝙蝠的超声定位系统只有几分之一克,而在一些重要性能上,如确定目标方位的精确度、抗干扰的能力等都远优于现代的无线电定位器．深入研究动物身上各种器官的功能和构造,将获得的知识用来改进现有的设备和创制新的设备,这是近几十年来发展起来的一门新学科,叫做仿生学．