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超声基础知识讲解课件

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目录

壹

超声波的定义

贰

超声波的产生

叁

超声波的传播

肆

超声波检测技术

伍

超声波在医学中的应用

陆

超声波的安全与标准

超声波的定义

章节副标题

壹

波的物理特性

超声波具有高频率和短波长，使其能够穿透物质并用于医学成像和材料检测。

频率和波长

超声波在遇到不同密度介质界面时会发生反射和折射，这一现象在超声成像技术中至关重要。

反射和折射

超声波在不同介质中的传播速度不同，这一特性使得超声波可用于测量流体的流速和距离。

传播速度

01

02

03

超声波的频率范围

超声波定义为频率高于20kHz的声波，其下限通常设定为20kHz，超出人耳听觉范围。

超声波的频率下限

在医学领域，超声波频率通常在2MHz至15MHz之间，用于成像和治疗，如超声波检查和碎石术。

超声波在医学中的应用

超声波的频率上限没有固定值，但工业和医疗应用中常见的上限频率为数MHz至数十MHz。

超声波的频率上限

超声波与声波的区别

频率范围不同

01

超声波的频率高于20kHz，而普通声波的频率在20Hz至20kHz之间，人耳无法听到超声波。

传播介质要求

02

超声波能在固体、液体和气体中传播，但声波主要在气体中传播，且在不同介质中传播速度不同。

应用领域差异

03

超声波广泛应用于医疗成像、工业检测等领域，而声波则用于日常通信、音乐播放等。

超声波的产生

章节副标题

贰

产生原理

超声波由振动源产生，如压电晶体在交变电场作用下振动，将电能转换为机械能。

01

振动源的机械能转换

超声波是声波的一种，通过介质（如空气、水）传播，频率高于人耳可听范围。

02

介质中的声波传播

在高强度声波作用下，介质中可产生非线性效应，导致声波频率的倍增，形成超声波。

03

非线性效应

常见的超声波发生器

利用压电材料在电场作用下产生振动的原理，广泛应用于医疗成像和无损检测。

压电式超声波发生器

01

通过磁场变化使材料产生伸缩，从而产生超声波，常用于超声波清洗和加工。

磁致伸缩式超声波发生器

02

通过高速气流产生振动，形成超声波，适用于需要大功率输出的工业应用。

气流式超声波发生器

03

超声波的应用领域

超声波在医学领域广泛应用于成像，如B超，帮助医生观察内部器官结构，进行疾病诊断。

医学成像

01

02

03

04

工业上使用超声波检测材料内部缺陷，如焊缝、铸件等，确保产品质量和安全。

无损检测

超声波传感器可用于测量距离，常见于汽车倒车雷达和无人机避障系统中。

距离测量

超声波清洗技术利用高频振动去除物体表面的污垢和杂质，广泛应用于精密零件的清洁。

清洁技术

超声波的传播

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叁

介质对传播的影响

超声波在固体中传播最快，其次是液体，气体中最慢，如在水中速度约为在空气中速度的4.3倍。

不同介质中的声速差异

介质密度越大，超声波传播速度越快，例如超声波在铅中的传播速度比在水中的快。

介质密度对传播的影响

温度升高，气体介质的密度降低，声速增加；在固体和液体中，温度升高也会导致声速变化。

温度对超声波传播的影响

介质的粘滞性和吸收性越高，超声波在其中传播时能量衰减越快，传播距离缩短。

介质的粘滞性和吸收性

衰减与吸收

01

超声波在介质中传播时，由于介质的粘滞性和热传导，能量逐渐减弱，导致波幅减小。

02

吸收系数与介质的种类、温度和频率有关，不同介质和条件下，超声波的吸收程度不同。

03

衰减限制了超声波在材料内部的传播距离，影响超声检测的深度和分辨率。

超声波在介质中的衰减

吸收系数的影响因素

衰减对超声检测的影响

反射与折射现象

超声波遇到不同介质界面时，部分能量会反射回原介质，形成反射波，如声波在水和空气界面的反射。

超声波的反射原理

01

当超声波从一种介质进入另一种介质时，其传播方向会发生改变，即折射，例如超声波在软组织和骨骼间的折射。

超声波的折射现象

02

反射与折射现象

在超声成像中，反射波被用来构建体内结构的图像，如胎儿在母体内的超声检查。

反射波的应用实例

01

超声波在不同组织中的折射被用于测量组织的厚度或密度，如评估角膜的厚度进行视力矫正手术前的检查。

折射波的应用实例

02

超声波检测技术

章节副标题

肆

检测原理

利用脉冲回波技术，超声波发射后接收反射波，通过时间差计算出缺陷或结构的位置。

超声波的频率和波长决定了其在不同介质中的穿透能力和分辨率。

超声波在介质中传播时遇到不同密度的界面会产生反射，这是超声检测的基础。

声波反射原理

频率与波长关系

脉冲回波技术

常用检测方法

利用超声波脉冲在材料中传播并反射回来的原理，检测材料内部缺陷或结构特性。

脉冲回波法

利用超声波激发被检物体的共振频率，通过分析共振特性来检测材料的物理性质和缺陷。

共振法

通过发射超声波