超声波
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超声波（ultrasound）又称超音波，是指任何声波或振动，其频率超过人类耳朵可以听到的最高阈值20kHz（千赫）。超声波由于其高频特性而被广泛应用于医学、工业、情报等众多领域。
某些动物，如犬只、海豚、以及蝙蝠等都有着超乎人类的耳朵，也因此可以听到超声波。亦有人利用这个特性制成能产生超声波来呼唤犬只的犬笛。
人类听觉能察觉的波动，称之为声音，此时之音波称为可听波。而所谓超声波，物理性质与与可听波相同，只能透过具有弹性与惯性介质（如空气），其利用空气分子产生膨胀或压缩的运动而传播其波动；因此，音波与超声波均无法在真空中传播。
辨义[编辑]
现代汉语在科技术语体系里，“声”和“音”二者的区分比文言更明确，“声”较广义，是客观物理存在实体，对应所有物理学力学振动波（声波），覆盖人耳可听及不可听全频段，与人耳能否感知无关；例如：可听声、超声、次声。而“音”较狭义，是主观人耳感知属性，仅描述听觉感受或信号特征，且限定 20Hz～20kHz 频段的声波；例如：音调（频率感知）、音色（波形特征）、噪音（主观不适的可听声），还有音律、音阶、音质、音量、音高等，仍指有组织的声。因此，“声”和“音”二者分工明确，不存在混同；而 ultrasound 按定义，汉语应称超声，是超越频率 20kHz阈值的客观实体（声），而非超越可听声的主观属性（音）。
台湾的物理学界及教育界所用的术语亦为：声源、声波、声速、超声波、超声速[1][2][3][4]。
现代日语的规范术语“超音波 (ちょうおんぱ）”是明治维新时期的翻译，其将英语 sound 统一对应汉字“音”；然而日文中单独的汉字“音”，在音读（学术语词）与训读（日常生活）中的定义完全是两套独立逻辑，存在本质上的错位，情况更为复杂。
用途[编辑]
超声波在军事、医疗及工业中有较大的用途。它应用按功率的大小可分为功率超声波和检测超声波。
功率超声波的应用包括焊接、钻孔、粉碎、清洗、乳化等，它们多属于只发射不接受的超声波设备。目前人们对超声波加工的确切理论仍未透彻认识。
检测超声波在军事中的应用有雷达定位等。医用超声波可以穿透肌肉及软组织，使得这项技术常用来扫描很多器官，以协助医疗上的诊断和治疗。产科超声波也常用在怀孕时期的检查。医生可以利用超声波成像法透视身体，但由于超声波不能穿透骨头，所以虽然超声波对人体伤害比较低，但仍不能完全取代X光。典型超声波大约2MHz到10MHz的频率，检测超声波波设备有发射及接收。
治疗性超声波[编辑]
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设备[编辑]
超声波诊断仪[编辑]
由于其无创及无放射性而普遍使用于医疗上，可用于诊断人体内器官及组织的病变。尤其在妇产领域，因电离辐射有致畸胎性，基本不会对胎儿或母亲采用X光、CT等诊断设备，此时超声波就成为最佳选择。与X光及CT相比，超声波诊断仪拥有两个特点，第一是无放射性，也就是安全性高；第二是实时性，看到的图像是实时的，不需要等待胶片冲洗或数位成像的时间，这不仅节约时间，而且可以实时进行测量，可以应用在心血管领域，测出血液流速，从而诊断病变情况。由于这两个特点，超声波超越了放射设备，成为医院与诊所必备的诊断仪器。但超声波诊断的图像（声像图）不如X线图清晰，且不适用于骨骼内部或含气体的组织（如肺、胃、肠）的诊断，因此不能完全替代放射设备。
超声波清洗机[编辑]
可用于清洁用途，一般认为这是利用了超声波在液体中的“空穴现象”。超声波清洗机的清洁原理在于利用超声波震动清水，使微细的真空气泡在水里产生，当真空气泡爆破时释放了储存在气泡里面的能量，释放温度约5,000℃以及超过10,000磅吋的压力将物件表面的油脂或污垢带走[5]。清洗机所产生的超声波频率约为20-50kHz，可应用在珠宝、镜片或其他光学仪器、牙医用具、外科手术用具及工业零件的清洁。除可以发出较低频率的纯机械的超声哨子以外，一般超声波设备由超声电源、换能器、变幅杆、工具头等构成。换能器有压电陶瓷换能器和磁致换能器两种。
超声波测距仪[编辑]
用于量度距离。通过超声波发射装置发出超声波，根据接收器接到超声波的时间差就可以知道距离，与雷达测距原理相似。超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。（超声波在空气中的传播速度为v=340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离s，即：<math display="block">s= \frac{vt}{2}= \frac{340t}{2} </math>
超声波焊接[编辑]
- 用于熔接两个一样材质或不一样的塑胶件。
- 将金属部件固定于塑胶上。
- 用来切除多余的塑胶结构。
参见[编辑]
外部链接[编辑]
- （英文）Ultrasonic Ringtones听力测试 （页面存档备份，存于互联网档案馆）
参考资料[编辑]
- ^ 聲波. 台大开放式课程.
- ^ 聲波. 翰林云端学院.
- ^ 保羅・朗之萬，與德國U型潛艇和超聲波. 物理双月刊.
- ^ 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). 国立台湾大学工学院应用力学研究所.
- ^ 甚麼是超音波、超音波如何清洗. [2008-12-12]. （原始内容存档于2013-03-22）.
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