近代声学特点及主要研究内容-贺西平.pptVIP

主讲教师：贺西平

陕西师范大学物理与信息技术学院;知识点三：近代声学的主要应用技术;1.超声在工业上的应用

1.1大功率超声的工业应用

声化学和声空化——利用大功率超声波在液体中产生的空化效应，可改变物质的性质和状态;常用的声化学反响器有;清洗槽式化学反响器;例：污水处理、水消毒;利用超声来加速化学反响，增加反响产率和引发新的化学反响等

声化学技术在生产上可望为合成塑料、洗涤剂、制剂和化肥等化工工业方面带来重大变革，已受到化工生产行业的极大关注

超声波可实现乳化、脱气以及使高分子分解和聚合，促进化学反响等

;超声波细胞粉碎机

利用强超声在液体中产生空化效应，对物质进行超声处理，能对多种动植物细胞、病毒细胞破碎，也可用来进行乳化、别离、匀化、提取、消泡、清洗等等。被广泛应用于生物化学、微生物学、药物化学、外表化学、物理学、动物学等领域;超声清洗

可用于几何形状复杂、清洗质量要求高而用其它方法清洗效果差的中小精密零件，特别是工件上的深小孔、微孔、弯孔、盲孔、沟槽、窄缝等部位的精清洗，生产率和净化率都很高。

如对电子零件、电镀、五金、钟表、机械、表带、工具、光学镜片、珠宝首饰、眼镜架、半导体硅片、喷丝板过滤芯及玻璃器皿等的清洗;超声提取中药材主要成份

;超声换能器把电能转换为一定模式的机械振动〔如纵弯〕，后利用定子(振动着的弹性体)与转子(或滑块)外表间的摩擦力使转子转动或移动。超声马达，具有体积小、响应快、制动快、精度高和抗电磁干扰等性能，可用于照相机、机、打印机等设备中变焦、传送纸张等;利用直径1毫米的超声马达制造出来的血管机器人，在直径为3～4毫米的血管里，活动得更加灵活，使血栓类疾病的治疗变得更加简单。这种小马达也可以用在胃镜中，制成体积更小的摄像头。将其用在国防上，那么可以生产出更小的微型飞机，更方便、更隐蔽地收集信息，而不必担忧被对方识别

清华大学物理系声学研究室研制出了直径为1毫米的超声马达;

将超声振动能量传递到两个焊体外表，在加压的情况下，使两焊件外表相互摩擦而形成分子层之间的熔合

;可焊接一般很难焊接的稀有金属，如钛、钼等;超声金属焊接优点

固态形式焊接,不需外部加热，焊接时间短

对工件外表清洁度要求不高，环保不产生污染物

薄厚金属可搭接焊，同种和不同种金属间均可焊

处理超声焊接无需助焊剂、金属填料

压力较小，与电气焊相比消耗能量少

焊接时间短，容易自动化

超声波金属焊接缺点

只适用于搭接接头，焊接厚度受限

不相熔的金属不能焊接

有一定噪声产生;能量导引体处产生的应变、热量最大;;超声波在脆硬材料〔如玻璃、陶瓷、石英、硅、玛瑙、宝石、金刚石等〕上可加工圆孔、型孔、型腔、套料、微细孔等.需要工作液、磨料、循环系统;雾滴大小(1-5微米)与超声频率及声强有关

800kHz～3MHz

雾化也可用于制备金属粉末;超声雾化;在需枯燥物外表空化后形成超声喷雾

空化使水产生氧化羟基，并破坏细菌的膜结构：枯草芽孢杆菌、大肠杆菌、李氏特菌、沙门菌、葡萄球菌、链球菌等等;1.超声在工业上的应用

1.2超声检测和无损评价

物体内部的不均匀性，如气泡、裂痕、夹杂、疏松、位错或脱粘等缺陷，会引起超声波强度不同的反射信号

多普勒效应可测流体的流速、流量；回波可测厚度、液位；声速的变化可测粘度、应力、温度等

超声无损评价(或超声检测)与电磁波、X光及粒子探测技术并列为探索物质结构的四大技术

声波在材料中的传播时，其声速随应力和温度而变化；声波在不同物体内的衰减程度不一样。利用这些属性可对物质进行评价，如对金属材料的多晶颗粒、剩余应力大小进行评价，可获得平安使用金属材料的信息;

适用于金属和局部非金属材料的无损检测，尤其适用于流动性大的野外或高空作业探伤，可作为无损检测人员资格考核用标准化仪器

目前通常采用的脉冲反射法.超探仪是一种便携式工业无损探伤仪器，它能够快速便捷、无损伤、精确地进行工件内部多种缺陷〔裂纹、夹杂、折叠、气孔、砂眼等〕的检测、定位、评估和诊断;A型超声探伤反射波形;穿透法;A型超声波探伤(反射法〕;

利用超声波穿过流动的流体时，沿着顺流方向和逆流方向的传播速度不同，而产生时间差的原理，设计制造出来的。广泛的应用于管网给排水、电厂锅炉给水、食品加工清洗用水、纸厂用水、地热取水、地下取水以及化工厂腐蚀性高粘度的化学液体的计量;

测得在一定时间间隔内相对于移动物体的两次超声回波的时间，可知这两次超声波传播的距离差，路程除以时间间隔就是移动物体的速度

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激光超声的产生：当强度调制的低功率密度的激光束照射于物质(包括气体、液体和固体)时，物质吸收光能导致局部温升，激发出纵波、横波和外表波；或者高功率密度的