超聲波測距原理圖
1. 超聲波探測和測距
與內嵌的傳感器相比，超聲水平級或感知系統(tǒng)不需要與目標接觸，在醫(yī)學、藥學、軍事和一般的工業(yè)中，這是一個很大的優(yōu)勢，因為它不會污染容器或者管道內的液體。連續(xù)波和脈沖波的超聲系統(tǒng)都有應用。脈沖超聲技術的原理是發(fā)射信號由短暫突發(fā)的超聲波能量組成，每次突發(fā)之后，電子設備搜尋對應于能量穿透容器這段時間窗內的返回信號，只有這段時間窗內接收到的信號才會用于信號處理。
超聲波測距的一個典型的消費電子應用就是Polaroid公司發(fā)明的SX-70照相機。它內部有一個小型的傳感器，用來自動對焦。Polaroid公司后來注冊了這種超聲波技術，該技術也成了各種超聲波產品的理論基礎。
超聲波探測和測距技術主要應用在以下幾個方面：
（1）非接觸傳感器
（2）運動傳感器和流量測量
（3）無損測試
（4）超聲波測距
（5）超聲波識別技術
2. 超聲波成像
1939年，Sokolov發(fā)現(xiàn)了3GHz的聲波成像技術，能夠產生和光學成像相同的分辨率，但是由于當時的技術限制，只能產生對比度很低的圖像以及很低的靈敏度。超聲波成像使用2MHz甚至更高的頻率，更短的波長能夠呈現(xiàn)結構和組織更精細的分辨率。功率密度通常低于1w/cm2，這有效避免了在實驗中出現(xiàn)加熱和空化效應。高頻和超高頻聲波用于聲學顯微技術，頻率可達4GHz。超聲成像應用包括工業(yè)無損檢測、質量控制和醫(yī)學用途。
超聲波醫(yī)學成像
3. 超聲波的能量應用
超聲波的大功率應用主要使用20KHz到幾百KHz之間的頻率。功率密度通常在10w/cm2以上，在液體介質中能夠產生空化現(xiàn)象，有些應用使用超過1000w/cm2的功率密度，這時會產生化學變化或者直接引起化學反應，還可以阻止微生物的有害活動。（1）生物醫(yī)學應用
超聲波同樣也應用在醫(yī)學中，當和藥物劑量一起使用時非常有益。大功率的超聲波能夠粉粹石頭堆積物和組織，加速目標區(qū)域的藥效，輔助測量組織的彈性性質，還能將細胞和微粒分類用于講究。
（2）超聲撞擊處理（Ultrasonic impact treatment）
超聲撞擊處理使用超聲波來增強材料的醫(yī)學和物理性質。這種技術基于磁致伸縮傳感器，是一種冶金工藝技術，在這種工藝中，超聲能量作用于金屬物體。超聲撞擊處理工具由超聲波傳感器、針腳和其它元件構成，通過超聲耦合與工件接觸，產生諧波共振。這種諧波共振經過了精確的頻率校準，更有利于金屬的反應。依靠處理的目標效應，使用不同的頻率和位移幅度組合。頻率范圍在25到55KHz，諧振子的位移幅度在22到50um。
（3）超聲波清洗
超聲波清洗機，工作在20到40KHz的頻率，可以用于清潔珠寶、透鏡及其它光學元件、手表、牙科設備、外科設備、潛水調節(jié)閥和工業(yè)設施等。
超聲波清洗機
和超聲波清洗類似，生物細胞包括細菌能夠分解。大功率超聲波產生的空化效應能夠加快顆粒的分解和反應。這在分析和化學用途（聲波降解法和聲孔效應）的生物科學以及污水殺菌中都很有用。在干玉米磨粉車間，大功率超聲波能夠分解玉米漿液，增強液化和糖化作用，以增加乙醇產量。
（5）超聲波加濕器
超聲波加濕器是一種非常流行的加濕器。以超聲波頻率振動金屬板來霧化水。水并不是通過加熱而蒸發(fā)，而是直接產生常溫的霧狀水。超聲波壓力不光能夠霧化水，而且還能霧化水中的其它物質，如鈣、礦物質、病毒、真菌、細菌以及其它雜質。加濕器中能引起疾病的雜質能夠有效去除，比普通的加濕器功能更強大。
（6）超聲波焊接
在塑料的超聲波焊接中，通過摩擦待連接的材料，高頻（15KHz-40KHz）、低振幅的超聲波可以產生熱量，兩部分的接觸面設計成能夠集中能量到最大的焊接強度。
超聲波焊接
頻率在20-100KHz的大功率超聲波常用在化學中。超聲波不會直接和分子相互作用引起化學變化，因為相對于分子的數(shù)量級，超聲波的波長通常是毫米量級。相反，能量引起的空化現(xiàn)象，會在發(fā)生反應的液體中產生極高的溫度和壓力。超聲波還能破壞固體結構，去掉惰性材料表面的保護層，以增大反應的作用面積。這兩種效果都能加速反應。2008年，Atul Kumar發(fā)表了他利用超聲波在液體微泡中合成了Hantzsch脂和衍生物的文章。
（8）超聲波武器
人們正在研究超聲波作為超聲武器的基礎理論，并使用在防爆、定向攻擊、殺傷級水平等應用中。
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