超声波技术,超声波技术的用途有哪些?

原创 我爱代挂网  2021-06-23 10:09:10  阅读 78 次 评论 0 条
摘要:

  提起仿生学,不能忽略人类在发现利用愈声波过程中两次对动物的学习过程; 一次是对蝙蝠的学习,另一次是对海豚的学习。1793年,意大利科学家拉扎罗• 斯帕拉捷对蝙蝠在黑夜里飞行感到十分好奇,于是他便捉来一些蝙蝠实验。他先 是蒙上蝙蝠的眼睛,再是堵住它的鼻子,结果发现蝙蝠还是能够自由地在黑夜中飞 行;他塞上蝙蝠的耳朵后,则发现它从墙上摔落下来。  于是他总结出蝙蝠是利用听 觉飞行的。可在寂静的夜晚哪来的声音呢超声波技术?最终他发现了超声波的存在。后来, 人们根据机械振动波的频率将20千赫以上的称为

  提起仿生学,不能忽略人类在发现利用愈声波过程中两次对动物的学习过程; 一次是对蝙蝠的学习,另一次是对海豚的学习。1793年,意大利科学家拉扎罗• 斯帕拉捷对蝙蝠在黑夜里飞行感到十分好奇,于是他便捉来一些蝙蝠实验。他先 是蒙上蝙蝠的眼睛,再是堵住它的鼻子,结果发现蝙蝠还是能够自由地在黑夜中飞 行;他塞上蝙蝠的耳朵后,则发现它从墙上摔落下来。
  于是他总结出蝙蝠是利用听 觉飞行的。可在寂静的夜晚哪来的声音呢超声波技术?最终他发现了超声波的存在。后来, 人们根据机械振动波的频率将20千赫以上的称为超声波,低于20赫兹的则称为 次声波,介于这两者之间的即为普通声波。

由于次生波穿透力强,常用于地质勘探;普通声波可以用于海底声纳定位和勘 测;超声波除了用于声纳技术外,还可以运用在液体雾化、超声清洗、超声碎石、超 声医学诊断等领域。
  生物学家们在研究海豚发声系统时发现过一种奇特的现象。 海膝拥有变化的发声结构,当目标距离比较远时,它们可以发出低频声波勘测距 离;当目标距离比较近时,它们可以发出高频超声波来提高分辨率。换句话说,海豚具有天然的“变频声纳”系统。在声纳的研究过程中,科学家们学习借鉴了海豚 的发声原理。
  除此之外,海豚在高速行进中,声纳受水流噪声的干扰度很低;经过 进一步研究,科学家们发现海豚的声纳具有一种“导流罩”的结构。这一发现又帮 助他们发明出了声纳导流罩。有了这种装置,潜艇即使在前进中,也不用担心水流 噪声对声纳的影响了。

超声波声纳除了用于海底勘测外,科学家们还想到了将其用于金属探伤领域。
   1928年,前苏联工程师谢尔盖•索科洛夫首次提出这种想法;1941年,第一台商用 超声波金属探伤仪由美国工程师费斯通发明并申请了专利。1949年,有着电子工 程硕士背景的美国医学博士约翰•朱利安•野生利用改进后的超声波金属探伤仪 进行了病人肠道诊断,结果成功地获得了可供临床治疗参考的图像。
  1951年,他 发明出了第一台超声波医学诊断仪,标志了一个新的医学诊断学科的诞生——“超 声诊断学”。他因此被人们誉为“超声医学之父”。此后,很多大公司都对医用超 声仪进行了技术研究和产品开发,包括日本的阿洛卡公司,德国的西门子公司,荷 兰的飞利浦公司,美国的通用电气公司等。
  

超声医学设备后来发展出很多种类型,包括以波形显示人体组织特征的“ A 超”,以平面图形显示人体被探查组织的“B超”,观察心脏结构层次的“ M超”,以 及专门检查血液流动情况的“ D超”。“ D超”又称“多普勒”超声诊断仪,它利用的 是多普勒效应。
  多普勒效应是由奥地利科学家约翰•多普勒于1842年发现的。 他根据火车面向自己驶来汽笛声变响,背向自己驶去汽笛声变弱的现象,推而演 之,总结出“多普勒效应”——物理辐射的频率会因为波源和观测者相对运动而产 生变化。在波源面向观测者运动时,波频会变高,为“蓝移”;当波源背离观测者运 动时,波频会变低,此为“红移”。
  根据多普勒效应,我们只要测出红移和蓝移的程 度,就可以计算出波源的运动方向及运动速度。利用多普勒超声仪,即可诊断出人 体的血管是否通畅,管腔是否狭窄,或是出现闭塞和病变等情况。天文学上,利用 天体发出的光谱中谱线的移动,即频率的变更可以准确测定天体的视向速度。
  人 造卫星的视向速度就是利用多普勒效应测定的。

超声波除了用于临床医学诊断等领域外,目前科学家们已经开发出了它的很 多新的用途。德国一家公司开发出了“超声波助语器”。在人的舌头上面放置超 声波传感器,可以对人的嘴形变化进行传感,这样,即使人嘴不发出声音,也可以在 显示器上面显示出此人想要说出的话。
  这种发明无疑给失语症患者带来了福音。 美国一家公司研制出“超声波电冰箱”,它的制冷系统由超声波辅助制冷。这种冰 箱不仅对人体的辐射比普通冰箱小很多,而且耗电量只有普通冰箱的三分之一。 日本一家公司则发明出了“超声波洗衣机”,这种洗衣机无需任何化学洗涤剂,利 用超声波就可以将衣服上的油脂等污垢轻松除去,而且对衣服纤维本身没有任何 破坏。
  这些发明展现出超声波技术的无限前景。

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