超声波检测技术的应用概述.docVIP

现代工程测试技术论文 超声波技术应用综述 ++ （+++++++++++++++++） 摘 要 简述超声波的产生方式，特点和主要参数，其特点决定在实际生活中的诸多领域广泛应用，着重分析了超声波传感器的应用和研究现状，对超声波技术发展做出展望。 关键词：超声波，检测技术，传感器production of ultrasonic. Its features determine the wide application in our lives. We analyzed the application of the ultrasonic sensor and the research status and prospect the development of ultrasonic technology. Key words: Ultrasonic; Measurement Technique; Sensor 超声波是一种频率高于20000赫兹的声波，它的方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，可用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等。在医学、军事、工业、农业等诸多领域有广泛应用。 1．超声波的产生和主要参数 声波是物体机械振动状态（或能量）的传播形式。超声波是指振动频率大于20000Hz以上的声波，其每秒的振动次数（频率）甚高，超出了人耳听觉的上限，人们将这种听不见的声波叫做超声波。超声和可闻声本质上是一致的，它们的共同点都是一种机械振动模式，通常以纵波的方式在弹性介质内传播，是一种能量的传播形式。 1.1超声波特点 超声波有如下特点： (1)方向性强，能量易于集中。 (2)能在各种不同媒质中传播，且可传播较远距离。 (3)与传声媒质的相互作用适中，易于携带有关传声媒质状态的信息诊断或对传声媒质产生效用及治疗。 (4)反射、干涉、叠加和共振现象明显。 1.2超声波的两个主要参数 频率：F≥20KHz（在实际应用中因为效果相似，通常把F≥15KHz的声波也称为超声波）。 功率密度：p=发射功率(W)/发射面积(cm2)，通常p≥0.3w/cm2。 1.3超声效应 当超声波在介质中传播时，由于超声波与介质的相互作用，使介质发生物理的和化学变化，从而产生一系列力学的、热学的、电磁学的和化学的超声效应，包括以下4种效应： (1)机械效应。超声波的机械作用可促成液体的乳化、凝胶的液化和固体的分散。当超声波在流体介质中形成驻波时，悬浮在流体中的微小颗粒因受机械力的作用而凝聚在波节处，在空间形成周期性的堆积。超声波在压电材料和磁致伸缩材料中传播时，由于超声波的机械作用而引起的感生电极化和感生磁化。 (2)空化作用。超声波作用于液体时可产生大量小气泡。一个原因是液体内局部出现拉应力而形成负压，压强的降低使原来溶于液体的气体过饱和，而从液体逸出，成为小气泡。另一原因是强大的拉应力把液体“撕开”形成空洞，称为空化。 (3)热效应。由于超声波频率高，能量大，被介质吸收时能产生显著的热效应。 (4)化学效应。超声波的作用可促使发生或加速某些化学反应。 2．超声波的应用 超声效应已广泛用于实际，主要有如下几方面: 2.1超声检测 超声波的波长比一般声波要短，具有较好的方向性，而且能透过不透明物质，这一特性已被广泛用于超声波探伤、测厚、测距、遥控和超声成像技术。超声成像是利用超声波呈现不透明物内部形象的技术。把从换能器发出的超声波经声透镜聚焦在不透明试样上，从试样透出的超声波携带了被照部位的信息，经声透镜汇聚在压电接收器上，所得电信号输入放大器，利用扫描系统可把不透明试样的形象显示在荧光屏上。上述装置称为超声显微镜。超声成像技术已在医疗检查方面获得普遍应用，在微电子器件制造业中用来对大规模集成电路进行检查，在材料科学中用来显示合金中不同组分的区域和晶粒间界等。 2.2超声处理 利用超声的机械作用、空化作用、热效应和化学效应，可进行超声焊接、钻孔、固体的粉碎、乳化、脱气、除尘、去锅垢、清洗、灭菌、促进化学反应和进行生物学研究等，在工矿业、农业、医疗等各个部门获得了广泛应用。 2.3超声波清洗 超声波清洗原理是由超声波发生器发出的高频振荡信号，通过换能器转换成高频机械振荡而传播到介质，清洗溶剂中超声波在清洗液中疏密相间的向前辐射，使液体流动而产生数以万计的微小气泡，存在于液体中的微小气泡在声场的作用下振动，当声压达到一定值时，气泡迅速增长，然后突然闭合，在气泡闭合时产生冲击波，在其周围产生上千个大气压力，破坏不溶性污物而使它们分散于清洗液中，当团体粒子被油污裹着而粘附在清洗件表面时，油被乳化，固体粒子即脱离，从而达到清洗件表面净化的目的。 2.4超声波加湿 理论研究表明，在振幅相同的条件下，一个物体振动的能量与振动频率成正比，超声波在介质中传