超聲波
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超聲波（ultrasound）又稱超音波，是指任何聲波或振動，其頻率超過人類耳朵可以聽到的最高閾值20kHz（千赫）。超聲波由於其高頻特性而被廣泛應用於醫學、工業、情報等眾多領域。
某些動物，如狗隻、海豚、以及蝙蝠等都有着超乎人類的耳朵，也因此可以聽到超聲波。亦有人利用這個特性製成能產生超聲波來呼喚狗隻的犬笛。
人類聽覺能察覺的波動，稱之為聲音，此時之音波稱為可聽波。而所謂超聲波，物理性質與與可聽波相同，只能透過具有彈性與慣性介質（如空氣），其利用空氣分子產生膨脹或壓縮的運動而傳播其波動；因此，音波與超聲波均無法在真空中傳播。
辨義[編輯]
現代漢語在科技術語體系里，「聲」和「音」二者的區分比文言更明確，「聲」較廣義，是客觀物理存在實體，對應所有物理學力學振動波（聲波），覆蓋人耳可聽及不可聽全頻段，與人耳能否感知無關；例如：可聽聲、超聲、次聲。而「音」較狹義，是主觀人耳感知屬性，僅描述聽覺感受或信號特徵，且限定 20Hz～20kHz 頻段的聲波；例如：音調（頻率感知）、音色（波形特徵）、噪音（主觀不適的可聽聲），還有音律、音階、音質、音量、音高等，仍指有組織的聲。因此，「聲」和「音」二者分工明確，不存在混同；而 ultrasound 按定義，漢語應稱超聲，是超越頻率 20kHz閾值的客觀實體（聲），而非超越可聽聲的主觀屬性（音）。
台灣的物理學界及教育界所用的術語亦為：聲源、聲波、聲速、超聲波、超聲速[1][2][3][4]。
現代日語的規範術語「超音波 (ちょうおんぱ）」是明治維新時期的翻譯，其將英語 sound 統一對應漢字「音」；然而日文中單獨的漢字「音」，在音讀（學術語詞）與訓讀（日常生活）中的定義完全是兩套獨立邏輯，存在本質上的錯位，情況更為複雜。
用途[編輯]
超聲波在軍事、醫療及工業中有較大的用途。它應用按功率的大小可分為功率超聲波和檢測超聲波。
功率超聲波的應用包括焊接、鑽孔、粉碎、清洗、乳化等，它們多屬於只發射不接受的超聲波設備。目前人們對超聲波加工的確切理論仍未透徹認識。
檢測超聲波在軍事中的應用有雷達定位等。醫用超聲波可以穿透肌肉及軟組織，使得這項技術常用來掃描很多器官，以協助醫療上的診斷和治療。產科超聲波也常用在懷孕時期的檢查。醫生可以利用超聲波成像法透視身體，但由於超聲波不能穿透骨頭，所以雖然超聲波對人體傷害比較低，但仍不能完全取代X光。典型超聲波大約2MHz到10MHz的頻率，檢測超聲波波設備有發射及接收。
治療性超聲波[編輯]
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設備[編輯]
超聲波診斷儀[編輯]
由於其無創及無放射性而普遍使用於醫療上，可用於診斷人體內器官及組織的病變。尤其在婦產領域，因電離輻射有致畸胎性，基本不會對胎兒或母親採用X光、CT等診斷設備，此時超聲波就成為最佳選擇。與X光及CT相比，超聲波診斷儀擁有兩個特點，第一是無放射性，也就是安全性高；第二是實時性，看到的圖像是實時的，不需要等待膠片沖洗或數位成像的時間，這不僅節約時間，而且可以實時進行測量，可以應用在心血管領域，測出血液流速，從而診斷病變情況。由於這兩個特點，超聲波超越了放射設備，成為醫院與診所必備的診斷儀器。但超聲波診斷的圖像（聲像圖）不如X線圖清晰，且不適用於骨骼內部或含氣體的組織（如肺、胃、腸）的診斷，因此不能完全替代放射設備。
超聲波清洗機[編輯]
可用於清潔用途，一般認為這是利用了超聲波在液體中的「電洞現象」。超聲波清洗機的清潔原理在於利用超聲波震動清水，使微細的真空氣泡在水裏產生，當真空氣泡爆破時釋放了儲存在氣泡裏面的能量，釋放溫度約5,000℃以及超過10,000磅吋的壓力將物件表面的油脂或污垢帶走[5]。清洗機所產生的超聲波頻率約為20-50kHz，可應用在珠寶、鏡片或其他光學儀器、牙醫用具、外科手術用具及工業零件的清潔。除可以發出較低頻率的純機械的超聲哨子以外，一般超聲波設備由超聲電源、換能器、變幅杆、工具頭等構成。換能器有壓電陶瓷換能器和磁致換能器兩種。
超聲波測距儀[編輯]
用於量度距離。通過超聲波發射裝置發出超聲波，根據接收器接到超聲波的時間差就可以知道距離，與雷達測距原理相似。超聲波發射器向某一方向發射超聲波，在發射的同時開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即停止計時。（超聲波在空氣中的傳播速度為v=340m/s，根據計時器記錄的時間t，就可以計算出發射點距障礙物的距離s，即：<math display="block">s= \frac{vt}{2}= \frac{340t}{2} </math>
超聲波焊接[編輯]
- 用於熔接兩個一樣材質或不一樣的塑膠件。
- 將金屬部件固定於塑膠上。
- 用來切除多餘的塑膠結構。
參見[編輯]
外部連結[編輯]
- （英文）Ultrasonic Ringtones聽力測試 （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
參考資料[編輯]
- ^ 聲波. 臺大開放式課程.
- ^ 聲波. 翰林雲端學院.
- ^ 保羅・朗之萬，與德國U型潛艇和超聲波. 物理雙月刊.
- ^ 超聲波技術結合機器學習用於電池的黏彈性分析及狀態估計 (PDF). 國立臺灣大學工學院應用力學研究所.
- ^ 甚麼是超音波、超音波如何清洗. [2008-12-12]. （原始內容存檔於2013-03-22）.
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