超声、次声的有关知识?

超声、次声的有关知识?
超声、次声的有关知识?

超声、次声的有关知识?
我们知道,当物体振动时会发出声音.科学家们将每秒钟振动的次数称为声音的频率,它的单位是赫兹.我们人类耳朵能听到的声波频率为20～20,000赫兹.当声波的振动频率大于20000赫兹或小于20赫兹时,我们便听不见了.因此,我们把频率高于20000赫兹的声波称为“超声波”.通常用于医学诊断的超声波频率为1～5兆赫.超声波具有方向性好,穿透能力强,易于获得较集中的声能,在水中传播距离远等特点.可用于测距,测速,清洗,焊接,碎石等.在医学,军事,工业,农业上有明显的作用.理论研究表明,在振幅相同的条件下,一个物体振动的能量与振动频率成正比,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湿度.这就是超声波加湿器的原理.咽喉炎.气管炎等疾病,药品很难血流到达患病的部位.利用加湿器的原理,把药液雾化,让病人吸入,能够提高疗效.利用超声波巨大的能量还可以使人体内的结石做剧烈的受迫振动而破碎,从而减缓病痛,达到治愈的目的.次声(Infrasound)是频率低于可听声频率范围的声,它的频率范围大致为10-5Hz 20Hz.次声学是研究次声波在媒质中的产生、传播和接收及其效应和应用的科学.声在大气中传播的衰减主要是由分子吸收、热传导、和粘滞效应引起的,吸收系数为 ,其中是空气的粘滞系数,f 为频率,c为声速,为空气密度,为比热比,K是空气的热传导系统,是定压比热.此外,湍流的作用也会引起次声波的衰减,但是它们的影响都很小,通常可略去不计.由于次声的频率很低,所以大气对次声波的吸收系数很小,因而其穿透力极强,可传播至极远处而能量衰减很小.10Hz以下的次声波可以跨山越洋,传播数千千米以远.1983年夏季,印度尼西亚苏门答腊和爪哇之间的喀拉喀托火山发生了一次震惊全球的火山爆发,产生的次声波曾绕地球转了3圈,历时108小时.1986年1月29日0时38分,美国航天飞机"挑战者"号升空爆炸,产生的次声波历时12小时53分钟.通常的隔音吸音方法对次声波的特强穿透力作用极微,7000赫兹的声波用一张纸即可隔档,而7赫兹的次声波用一堵厚墙也挡不住、次声波可以穿透十几米厚的钢筋混凝土.大气温度密度和风速随高度具有不均匀分布的特性,使得次声在大气中传播时出现“影区”、聚焦和波导等现象.当高度增加时,气温逐渐降低,在20公里左右出现一个极小值；之后,又开始随高度的增加,气温上升,在50公里左右气温再次降低,在80公里左右形成第二个极小值；然后又升高.大气次声波导现象与这种温度分布有密切关系,声波主要沿着温度极小值所形成的通道(称为声道)传播,通常将20公里高度极小值附近的大气层称为大气下声道,高度80公里附近的大气层称为大气上声道.次声波在大气中传播时,可以同时受到两个声道作用的影响.在距离声源100 200公里处,次声信号很弱,通常将这样的区域称为影区.在某种大气温度分布条件下,经过声道传输次声波聚集在某一区域,这一区域称它为聚焦区.风也会对次声在大气中的传播产生很大的影响.次声的传播在顺风和逆风时差别很大：顺风时,声线较集中于低层大气；逆风时,产生较大的影区.不同频率的次声在大气声道中传播速度不相同,产生频散现象,这使得在不同地点测得次声波的波形各不相同.

超声应用 主要有如下几方面： ①超声检验。超声波的波长比一般声波要短，具有较好的方向性，而且能透过不透明物质，这一特性已被广泛用于超声波探伤、测厚、测距、遥控和超声成像技术。超声成像是利用超声波呈现不透明物内部形象的技术 。把从换能器发出的超声波经声透镜聚焦在不透明试样上，从试样透出的超声波携带了被照部位的信息（如对声波的反射、吸收和散射的能力），经声透镜汇聚在压电接收器上，所得电信号输入放大...

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超声应用 主要有如下几方面： ①超声检验。超声波的波长比一般声波要短，具有较好的方向性，而且能透过不透明物质，这一特性已被广泛用于超声波探伤、测厚、测距、遥控和超声成像技术。超声成像是利用超声波呈现不透明物内部形象的技术 。把从换能器发出的超声波经声透镜聚焦在不透明试样上，从试样透出的超声波携带了被照部位的信息（如对声波的反射、吸收和散射的能力），经声透镜汇聚在压电接收器上，所得电信号输入放大器，利用扫描系统可把不透明试样的形象显示在荧光屏上。上述装置称为超声显微镜。超声成像技术已在医疗检查方面获得普遍应用，在微电子器件制造业中用来对大规模集成电路进行检查，在材料科学中用来显示合金中不同组分的区域和晶粒间界等。声全息术是利用超声波的干涉原理记录和重现不透明物的立体图像的声成像技术，其原理与光波的全息术基本相同，只是记录手段不同而已（见全息术）。用同一超声信号源激励两个放置在液体中的换能器，它们分别发射两束相干的超声波：一束透过被研究的物体后成为物波，另一束作为参考波。物波和参考波在液面上相干叠加形成声全息图，用激光束照射声全息图，利用激光在声全息图上反射时产生的衍射效应而获得物的重现像，通常用摄像机和电视机作实时观察。 ②超声处理。利用超声的机械作用、空化作用、热效应和化学效应，可进行超声焊接、钻孔、固体的粉碎、乳化 、脱气、除尘、去锅垢、清洗、灭菌、促进化学反应和进行生物学研究等，在工矿业、农业、医疗等各个部门获得了广泛应用。 ③基础研究。超声波作用于介质后，在介质中产生声弛豫过程，声弛豫过程伴随着能量在分子各自电度间的输运过程，并在宏观上表现出对声波的吸收（见声波）。通过物质对超声的吸收规律可探索物质的特性和结构，这方面的研究构成了分子声学这一声学分支。普通声波的波长远大于固体中的原子间距，在此条件下固体可当作连续介质 。但对频率在1012赫以上的 特超声波 ，波长可与固体中的原子间距相比拟，此时必须把固体当作是具有空间周期性的点阵结构。点阵振动的能量是量子化的 ，称为声子（见固体物理学）。特超声对固体的作用可归结为特超声与热声子、电子、光子和各种准粒子的相互作用。对固体中特超声的产生、检测和传播规律的研究，以及量子液体——液态氦中声现象的研究构成了近代声学的新领域—— 量子声学。 超声波还可以进行雷达探测.清洗较为精细的物品,如钟表,可以利用超声波来击碎病人体内胆结石,还可以利用超声波测距. 次声应用 主要有如下几方面： 1．研究自然次声的特性和产生机制，预测自然灾害性事件．例如台风和海浪摩擦产生的次声波，由于它的传播速度远快于台风移动速度，因此，人们利用一种叫“水母耳”的仪器，监测风暴发出的次声波，即可在风暴到来之前发出警报．利用类似方法，也可预报火山爆发、雷暴等自然灾害． 2．通过测定自然或人工产生的次声在大气中传播的特性，可探测某些大规模气象过程的性质和规律．如沙尘暴、龙卷风及大气中电磁波的扰动等． 3．通过测定人和其他生物的某些器官发出的微弱次声的特性，可以了解人体或其他生物相应器官的活动情况．例如人们研制出的“次声波诊疗仪”可以检查人体器官工作是否正常． 4．次声在军事上的应用，利用次声的强穿透性制造出能穿透坦克、装甲车的武器，次声武器——般只伤害人员，不会造成环境污染。

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