超声波原理
超声波原理是什么呢?不知道的小伙伴来看看小编今天的分享吧!
超声波原理:
超声波是声波的一部分,是人耳听不见、频率高于20KHZ的声波,它和声波有共同之处,即都是由物质振动而产生的,并且只能在介质中传播;同时,它也广泛地存在于自然界,许多动物都能发射和接收超声波,其中以蝙蝠最为突出,它能利用微弱的超声回波在黑暗中飞行并捕捉食物。但超声还有它的特殊性质,如具有较高的频率与较短的波长,所以,它也与波长很短的光波有相似之处。
超声波是弹性机械振动波,它与可听声相比还有一些特点,传播的方向较强,可聚集成定向狭小的线束;在传播介质质点振动的加速度非常之大;在液体介质中当超声强度达到一定值后便会发生空化现象。
一 束射特性
从声源发出的声波向某一方向(其他方向甚弱)定向地传播,称之为束射。 超声波由于它的波长较短,当它通过小孔(大于波长的孔)时,会呈现出集中的一束射线向一定方向前进。又由于超声方向性强,所以可定向采集信息。同样当超声波传播的方向上有一障碍 物的直径大于波长时,便会在障碍物后产生“声影”。这些犹如光线通过小孔和障碍物一样,所以超声波具有和光波相似的束射特性。
超声波的束射性的好坏,一般用发散角的大小来衡量(习惯上用半发射角臼表示)。以平面圆形活塞式声源为例,其大小决定于声源的宜径(D)和声波的波长(λ)。由此看出,要使发声体发射出方向性有较好的超声波,必须使θ角尽量小,发射体(声源)的直痉D必须很大或发射的频率f也必须很高才能得到,否则将适得其反。由于超声波的波长要比可听声的波长短,所以它就比可听声波有较好的束射特性,频率愈高的超声波,波长愈短,这种向一定方向传播的特性就愈显著。
超声波传播的能量比可听声大得多。因为当声波到达某一物质时,由于声波的作用使物质中的分子也跟着振动,振动的频率和声波频率一样,所以分子振动频率决定了分子振动的速度,频率越高速度越大。从而物质的分子由振动而获得了能量,其能量除了与分子的质量有关外,还与分子的振动速度的平方成正比,而振动速度又与分子振动的频率有关,所以声波的频率越高,也就是物质分子得到的能量越高。超声波的频率比声波的频率可高得多,所以超声波可使物质分子获得更大的能量。由此说明超声波本身可以供给物质足够大的能量。
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