超聲波精品(七篇)

序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇超聲波范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

篇(1)

關鍵詞：超聲波成像；延遲線振蕩器；傳感器

中圖分類號：P631.5 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2012）19-0024-02

0 引言

超聲波測量中的基本量是聲波在物質中傳播的衰減和速度，超聲波波譜學確立了這些物理量的頻率特性測量。包括液體、氣體、陶瓷以及金屬等固體測量對象以及生物組織和有機高分子材料等測量對象，超聲波測量的應用廣泛之極。超聲波測量的另外一個重要組成部分是一些組織特性，比如說生物組織的彈性性質及形狀之定量化為目標的組織特性等等。超聲波測量也大量的應用在檢測外部狀態的傳感器上。具有代表性的傳感器為彈性表面聲波器件內裝入叉指換能器和延遲線振蕩器構成傳感器。

1 超聲波攝像技術

1.1 超聲波顯微鏡 在這個領域里超聲波測量技術發揮著巨大作用，彈性性能和評估光學不透明物為測量特點的超聲波顯微鏡被研制出來，目的是為了提高對比度。其結構分為兩種，機械掃描式超聲波顯微鏡和激光掃描式超聲波顯微鏡。在實際應用中，超聲波顯微鏡利用超聲波圖像顯示光學不透明物中的彈性性能的微小變化和缺陷在成像原理以及構件結構都已成熟的基礎上，廣泛應用到醫學、牙科學等生物學領域。

聲學透鏡是超聲波顯微鏡所用的超聲波換能器的重要部件，此部件大部分是利用藍寶石棒的一端加工成半球形制作出來的，它的生產需要需要高精度的精密加工技術。超聲波換能器用來產生高頻超聲波，是由Zn0壓電薄膜的厚度振動摸式構成。又如通過菲涅耳圖的浸蝕制造聲學透鏡，和叉指換能器都被陸續的研制出來。叉指換能器可以使激振的瑞利波轉變為液中的體聲波。

超聲波顯微鏡也有其特殊類型，比如說極低溫超聲波顯微鏡、利用聲光效應的超聲波顯微鏡以及非線性超聲波顯微鏡。提高超聲波顯微鏡的分辨率有兩種手段，分別是增大超聲波顯微鏡的工作頻率和作為聲傳播耦合物的液體上采用聲速小的液體。比如說極低溫超聲波顯微鏡，作為呈現染色體、心臟的纖維芽細胞、細菌等細微物質的超聲波顯微鏡，對其分辨率要求的很高，所以采用液氮或液氦這樣的超聲波吸收小、聲速低的低溫液體作為傳播耦合物。

1.2 超聲波診斷裝置 在醫療診斷領域超聲波診斷裝置應用十分廣泛，如婦產科、內科、心臟外科等等。為了達到該裝置的實時觀察和對人體組織細胞無損害，我們采用相控陣換能器，在設計的時候需要考慮到超聲波診斷裝置的超聲波束焦距可變和高速掃描。相控陣換能器的探頭是由由多個長方形的振子及與其對應的相同數量的延遲線構成。延遲線是為了使振子得到適當的延遲，利用依次切換的超聲波束進行掃描。聚焦束是通過端部稍微快于中間部分的方式激振得到的。

設相控陣換能器的探頭的長方形振子的寬為w，厚度為t，當wt

超聲波CT與超聲波回波法以及X射線CT獲得的診斷信息不同而作為醫學診斷領域的另一個技術，它的超聲波圖像是利用CT規則系統來實現的。它具有可定量評估的特點，它的超聲波參數為衰減常數及聲速為圖像化。因為人體內的氣體和骨骼能引起超聲波CT的數據欠缺以及波動性產生的束具有擴展性，所以在實際應用中X射線CT的成像質量要稍微好些。后來經過研究，在衰減和速度兩方面能改善超聲波CT的成像質量，逐漸發揮了超聲波CT的特點。

在血流速度分布的斷層成像方面，超聲波血流檢查法比較卓越，它利用多普勒效應進行相位檢測和多通道監測，其結果具有實時性和很高的精度，適于定量測量。

2 無損傷裝置

超聲波無損探傷測量技術已經得到了良好的發展，傳統的測量裝置是以金屬結構物為主要對象的，而且分辨率低，現在這項技術被廣泛應用到陶瓷、電子元件領域。選擇陶瓷作為結構，是因為陶瓷材料的強度很好。但是陶瓷太脆，而且相對于一般金屬來說其強度的分散性也稍大。陶瓷能廣泛應用的關鍵在于無損探傷。陶瓷結構的無損探傷是因為10-30紐米的陶瓷破壞缺陷要遠小于一般金屬。相對于水的縱波聲速1500m/s來說陶瓷中縱波聲速要大很多，為7000-12000m/s，陶瓷和水界面處的折射率就非常大。正是因為此，就需要長焦距探頭來測定距表面較深位置的缺陷。半導體電子元件內部空隙、裂紋、粘接處脫落等問題在過去視為難點，現在利用脈沖壓縮改善信噪比的方法使得超聲波探傷裝置很輕易的攻克這一難題。

新研制的采用高分子壓電薄膜制作的凹面換能器和聲波的匹配非常緊密。此高分子壓電振子的帶寬在對于窄超聲脈沖的發送與接收表現卓越，同時液體及活體的聲阻抗與高分子壓電振子非常接近，而且其易于粘貼材料柔軟，所以被廣泛應用。此外，液體中超聲波換能器也被研制出來，它的原理是利用泄漏的沖擊波或表面波轉化為液體中的體聲波這種模式轉換現象來制造的。

篇(2)

關鍵詞： 超聲波 特性 應用

一、超聲波的描述

機械振動在介質中傳播而形成機械波。人耳能夠聽到的機械波稱為聲波，其頻率范圍大致在20Hz-20000Hz之間，頻率低于20Hz的機械波稱為次聲波，頻率高于20000Hz的機械波稱為超聲波。次聲波和超聲波都不能引起人耳的聽覺，它們與聲波的本質相同，遵守共同的運動規律，可在固體、液體、氣體中傳播。它們的聲速相同，在流體中以縱波的形式傳播。目前人類已能獲得1012Hz的超聲波。隨著超聲技術的發展，超聲波已廣泛地應用在醫學、工業、國防、農業等領域。超聲技術在醫學上的應用已有半個多世紀，已成為醫學中不可缺少的臨床診斷手段之一。在醫學診斷上所使用的超聲波是由壓電晶體一類的材料制成的超聲探頭（換能器）產生的。

二、超聲波的特性

由于頻率f升高，波長λ變短，超聲波具有其特殊性，近似于光的某些特征，如束射性，由一種媒質進入另一種媒質發生折射、反射等；同時有很強的被吸收性與衰減性，帶有很強的能量。以下簡要介紹超聲波的幾個主要特性：

1.超聲波的束射性

人耳可感受的聲音是無指向性的球面波，即以聲源為中心呈球面向四周擴散，周圍均能聽到聲音。超聲波頻率很高，方向性（即束射性）較強。當超聲波發生體――壓電晶體的直徑尺寸遠大于超聲波波長時，則晶體所產生的超聲波就類似于光的特性。壓電晶體片直徑愈大或頻率越高，即波長λ愈短，則近場區的長度愈長，此超聲波場的束射性就愈好。

2.超聲波的透射、反射、折射與聚集

在一個黑暗的環境里將一束光線投射到一個盛滿水的透明玻璃燒杯里，我們將十分清楚地看到光線在水面上產生的透射、反射與折射現象。由于頻率較高，因此超聲波在定向傳播時，在兩種不同媒質的分界面上，會出現類似于光線的透射、反射和折射現象。

超聲波的聚集現象和光線的聚集現象是一樣的。利用超聲波聚集裝置可以將超聲波束會聚到一點，從而將超聲波的聲強提高幾倍甚至幾千倍，利用這樣巨大的聲強可以做許多很有意義的工作，例如超聲波切割、超聲波鉆孔、超聲波打磨等。

3.超聲波的吸收與衰減

聲波在各種媒質中傳播時，由于媒質要吸收掉它的一部分能量，因此隨著傳播路程的增加，聲波的強度會逐漸減弱。

在一個廣場上，一個民族弦樂正在為廣大群眾作街頭演出，當你從遠處走近這個樂隊時，首先聽到的是那音調低沉的鼓聲，慢慢走近樂隊，你會逐漸聽到鎖吶聲、笛聲、二胡聲等;最后走到樂隊周圍時，你才會聽到那音調很高的清脆的鈴聲。

這個例子很生動地說明了各種不同頻率的聲波在空氣中傳播時被吸收的程度是不同的。頻率越高的聲波，空氣對它的吸收越強，所以超聲波傳播的距離較短。

4.超聲波的巨大能量

超聲波之所以在工業、國防和醫療等方面發揮著獨特而又巨大的作用，一個重要原因是超聲波比聲波有著極為強大的功率。根據聲學工作者的實驗測定，一般的講話聲音的能量是很小的。假設我們想用普通說話的能量來燒開一壺水，那么必須動員700多萬人，連續說上12個小時才行。超聲波具有的能量要比聲大得多。根據有關聲學實驗測定，頻率為100萬赫茲的超聲波的能量，要比同幅度的頻率為1000赫茲的聲波的能量大100萬倍?？梢姡瑩碛芯薮蟮哪芰?，是超聲波的一個重要特點。

5.超聲波的聲壓特性

所謂“聲壓”指的是由于聲波的振動而使聲場中的物體受到的附加壓力的強度，單位為千克/平方厘米，聲波的聲壓非常微小，其數值約為以1×10-6千克/平方厘米-1×10-6公斤/平方厘米。這么微小的聲壓，一般是不引起人們的注意的。但是，超聲波的聲壓數一般是很大的。例如，一般強度的超聲波射入水中時，而產生的聲壓可以達到數個大氣壓。超聲波之所以能夠產生這樣強的聲壓，其根本原因超聲波的頻率很高，所以進入介質時，高密度分子間的伸拉很快，致使其間形成瞬時的真空與壓縮高密度區，產生巨大的壓力差。當振幅達到一定程度時，超聲波擁有的能量十分巨大。

三、超聲波的應用

1.超聲波診斷

目前醫學應用的超聲診斷方法有不同的形式，可分為A型、B型、M型及D型四大類。

A型：是以波形來顯示組織特征的方法，主要用于測量器官的徑線，以判定其大小?？捎脕龛b別病變組織的一些物理特性，如實質性、液體或是氣體是否存在等。

B型：是用平面圖形的形式來顯示被探查組織的具體情況。檢查時，首先將人體界面的反射信號轉變為強弱不同的光點，這些光點可通過熒光屏顯現出來，這種方法直觀性好，重復性強，可供前后對比，所以廣泛用于婦產科、泌尿、消化及心血管等系統疾病的診斷。

M型：是用于觀察活動界面時間變化的一種方法。最適用于檢查心臟的活動情況，其曲線的動態改變稱為超聲心動圖，可以用來觀察心臟各層結構的位置、活動狀態、結構的狀況等，多用于輔助心臟及大血管疫病的診斷。

D型：是專門用來檢測血液流動和器官活動的一種超聲診斷方法，又稱為多普勒超聲診斷法?？纱_定血管是否通暢，管腔有否狹窄、閉塞，以及病變部位。新一代的D型超聲波還能定量地測定管腔內血液的流量。近幾年來科學家又發展了彩色編碼多普勒系統，可在超聲心動圖解剖標志的指示下，以不同顏色顯示血流的方向，色澤的深淺代表血流的流速。

2.常用超聲波儀

（1）超聲波碎石機

超聲波碎石機是靠機器發送超聲波入人體，利用超聲波巨大的能量，使人體內的結石產生共振并因此被震蕩粉碎，從而減緩病痛，達到治愈的目的。

（2）超聲波加濕器

理論研究表明，在振幅相同的條件下，一個物體振動的能量與振動頻率成正比，超聲波在介質中傳播時，介質質點振動的頻率很高，因而能量很大。在我國北方干燥的冬季，如果把超聲波通入水罐中，劇烈的振動會使罐中的水破碎成許多小霧滴，再用小風扇把霧滴吹入室內，就可以增加室內空氣濕度，這就是超聲波加濕器的原理。治療咽喉炎、氣管炎等疾病，藥品很難經血液流到患病的部位，利用加濕器的原理，把藥液霧化，讓病人吸入，能夠提高療效。

（3）超聲波清洗

超聲波清洗的原理是由超聲波發生器發出高頻振蕩信號，通過換能器轉換成高頻機械振蕩而傳播到介質――清洗液中。超聲波在清洗液中疏密相間地向前輻射，使液體流動而產生數以萬計的微小氣泡，存在于液體中的微小氣泡（空化核）在聲場的作用下產生振動，當聲壓達到一定值時，氣泡迅速增長，然后突然閉合，在氣泡閉合時產生沖擊波，在其周圍產生上千個大氣壓力，破壞不溶性污物，而使它們分散于清洗液中。當團體粒子被污物包裹而粘附在清洗件表面時，污物被乳化，團體粒子即脫離，從而達到清洗件表面凈化的目的，而不需直接接觸物件的表面。眼鏡店洗眼鏡時用的就是這種方法。

（4）超聲波探傷儀

用超聲波檢測材料的儀器稱之為超聲波探傷儀。它的原理是：超聲波在被檢測材料中傳播時，材料的聲學特性和內部組織的變化對超聲波的傳播產生一定的影響，通過對超聲波受影響程度和狀況的分析了解材料性能和結構變化。超聲波檢測方法通常有穿透法、脈沖反射法、串列法等。

超聲波的接收和產生原理相似，當超聲波遇到不連續性介質時，即會產生反射，反射的超聲波使壓電晶片振動，繼而在壓電晶片兩端產生電壓，電壓轉化為探傷儀屏幕上的波形，屏幕x方向是電壓探傷儀加在壓電晶片上的電壓，y方向是壓電晶片受振動產生的電壓。這樣就形成了屏幕上的波形。

現在還有立體超聲波顯象、超聲波CT、超聲波內窺鏡等超聲波技術不斷涌現出來，并且還可以與其他檢查儀器結合使用，使疾病的診斷準確率大大提高。超聲波技術正在醫學界發揮著巨大的作用，隨著科學的進步，它將更加完善，將更好地造福于人類。

參考文獻：

［1］王慕冰，袁澤惠.超聲波在醫學中的應用［J］.中國西部科技(下半月)，2004，(10)：125-126.

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1、超聲波：頻率高于20000 Hz的聲音叫做超聲波。（蝙蝠、海豚等可發出超聲波）其定義,可能是因為此種聲波超過人類聽力頻率范圍的上限,故稱為超聲波。

2、頻率超出人耳可聽范圍的聲波。超聲波的頻率高于20，000赫，波長較短，近似作直線傳播，在固體和液體內衰減比電磁波??；能量容易集中，因而能引起劇烈的振動，產生許多特殊效應。廣泛用于工農業生產、醫療衛生等方面。

（來源：文章屋網 ）

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說明來意之后，我被安排與新的員工一起進行了幾天的培訓。可以說，對于公司的了解是從培訓開始的。在幾天的培訓中，我了解了很多有關公司主導產品的應用和最初的公司發展地界。這里的主要產品是超聲波技術。

超聲波技術是近年來的新興技術，應用于制作塑料制品行業。同時，對于模具的成型也應用廣泛。一個超聲波機器設備通常能與多個模具相匹配。它是借助超聲波的摩擦生熱，使塑料制品快速軟化，從而實現塑料制品的的焊接工藝。它在90年代由臺灣引入中國大陸，最早在廣州一帶設廠，現在在上海也有其公司，它之所以能在這樣的大都市立足是因為它有其他焊接設備所沒有的優點，成本低，環保等等。它是目前最先進的輕工業設備。

培訓結束后，我被直接派入人事管理部門，做一些輔工作。這里的配置大體有三個大的部門：生產部、業務部和管理部門。

作為生產部的操作工人需要熟練的掌握超聲波的每項操作，并且具備相當的涉及物理和機械操作的工作經歷。他們的任務是解決問題和在原有的基礎上對設備進行改進。對于顧客的要求的新興設備要有自創和發明。

操作部門是技術性人才的云集地，是一個企業的地基所在。

處于業務部門的人員需要一定的業務能力作為支撐，他們的重點是尋找在線市場和潛在市場，把最新的工藝擴大化，以實現企業間的雙贏。同時業務人員還要對超聲波的操作要有了解。業務人員以業績的多少獲得工資以外的提成。

所有這些人員之外配備了專門進行疏通和管理的管理人員。他們主要對日常的事宜進行有針對性的管理，組織開會，調整資金，對工作成果進行驗收。

從表面上看，部門與部門之間是相當清晰的，但是實際并不是如此。半個月下來，我發現公司的管理有不當之處，致使部門間的分工出現混亂。比如在人事調動上，出差的業務員常常會在與客戶進行談判時，客戶要求有專業的人員來操作示范，所以總是要兩兩出差，導致公司操作層不能按時完成客戶的定單。其實解決這樣的問題，有兩種方法：一是業務員在介紹這種產品時，可以預先對他的操作進行熟悉，二是將顧客的意愿（這里主要是指客戶要求的超聲波技術的焊接效果）帶回公司，再把它制成樣品給顧客看，如果通過，就按合同交易。再比如在工作時間上，因為大多數員工是住在公司的，所以沒有規定的工作時間安排。這使得有些員工很晚才上班，或者即使到下班時間還在辦公室或者車間。

我還分別在幾個部門進行調查，看到了一些由于管理不當而導致的缺陷。

一線的生產部門主要存在的問題有：第一，新入公司的人對于這個行業熟知程度比較低，一開始無法完成任務。針對這樣的情況，老的技術工真正出山的很少，他們都是自己干自己的。企業內新老員工互相排擠，社會弊病一時難以治愈。第二，即使員工加班加點，但是仍然不能完成任務，這其中的原因在于公司沒有針對公司的現狀作出正確判斷，以至于公司定單太多，而本身設備有限也使其受到影響。

業務人員大多是剛畢業的大學生，業務能力欠缺，偶遇挫折喪失信心的大有人在。就我個人來說，人才是要的，但是有經驗的人才更是需要。

沒有明確的管理規章制度是造成管理不善的重要原因。

我把我的想法說給經理聽后，他回答我說，其實他們也知道這其中會有一定的影響，但是，如果從人性上來考慮，這樣的管理是他們對于后期工作而做的一項必要措施。這里我將闡述的是該公司的管理理念。

公司采用人性化管理理念，注重員工的心理。原來這里的經理和員工都是同吃同住。這里沒有嚴格的打飯制度，飲食上，員工和上司沒有分別。員工與上司在業余以朋友相稱，結伴吃玩沒有拘束。再有如果員工因為工作壓力大出現精神反差時，作為上司會主動開導并且單方面會提出休假或者其他方式以最大限度幫助員工戰勝困難，求得心理平衡。

公司不想制定有關規章制度是因為現在很多企業都用規則約束員工。比如遲到扣錢等，都使員工影響工作。員工對公司的不滿直接導致了公司工作環境不佳，從而影響了產品銷量。

因此，我也不難理解老板的用心。再者，老板在前面談到這些措施是為后期打基礎的?，F在公司尚處于初創期，要的是人與人之間的齊心協力，要的是不怕苦的干勁。至于以后，等到時機成熟，對于管理完善化，將被針對性的落實。

以人為本，服務員工，實現效益，這也許就是企業制勝的法寶所在。

不久，我的工作已經涉及公司的財務。我花了大量時間在公司的賬目上，特別是今年的財務狀況。我憑借半年的會計基礎制定了表格，并把所有的費用歸類。

做帳目不是一件容易的事情，非常繁瑣。沒有耐心會很吃力。整整一個星期，我把賬目制成表格給了老劉。老劉是公司的總會計師。從整個賬目來看，公司存在很大的財政問題，公司的利潤空間非常大，但是實際利潤卻只有一半，很多錢被花莫名其妙。再看看這些被歸類的賬目，可以很清楚地看到，平時員工的生活費用都算在了差旅費上面。還有一些公司員工的聚餐全部來自公司，另外，房租、電話、辦公用品、設備等都是一筆不小的費用。所以，這些賬目很快就清晰了。但是，目前我們所要面對的不是這個問題。這些支出很多是沒有收據和發票的，也就沒有辦法把賬目作平。

我把這樣的情況跟上級匯報后，他們的說法是要我把賬目最大限度的填平，可是，我學習的東西實在有限。我唯一的辦法就是能否在一些老顧客那里拿到票據。再有我找到了一些可以證明購買產品有效憑證，并要求賣方給我們開票。經過一番周折，填了一些，但是，也只是綿薄之力。

想不到的是，第二天，公司的經理就和我談話，并且非常友好的感謝我這階段中，對公司所作的一切，并且要我畢業后能到那里就業。我仔細想了一下，委婉的拒絕。我說了自己的專業，至少在我畢業后的兩年內，我仍然以我的專業為主。我很明白，現在大學生畢業后，很難找到與自己專業相對口的工作，所以，畢業后尋找新的出路是很正常的，但對于我來說，我仍然希望學有所用。

通過這次社會實踐，我學到了很多東西。特別是人性這個東西。我一直相信，要成事必先成人，無任是一個企業還是一個集體。

實踐的感受

通常人們認為，人才是企業競爭制勝的關鍵。其實，優秀的人才只是具備好的精神與文化才能發揮更有益的作用。頂尖的人才，可以精誠合作搞出世界上最好的產品，也可以上演最慘烈的爭斗。因此，一個企業劉關張諸葛亮趙云一應俱全并不一定就有戰斗力。如果缺乏富于凝聚力和團結精神的文化，這個企業不過是“一盤散沙”，就算人才再多，也必將淪于內耗，產生不了強大的合力。我的結論是：人才并不必然構成生產力，

有人說，可以通過引進好的制度來實現人與人之間的分工合作。這當然是可行的思路。不過，制度就其本質而言并非是一些條條框框，以及寫在本子上的東西，而是人們內心中活的潛在規則，是由文化內生的一整套東西。制度經濟學集大成者道格拉斯就說過“制度包括人類用來決定相互關系的任何形式的制約?！币簿褪钦f，制度可以是正規的，也可以不是正規的，或者二者兼而有之。理解制度的奧秘就在于：制度的精神重于形式。好比說，如果大家都吸煙，即使墻上寫著“禁止吸煙”也可能無濟于事；反之，如果大家都是不吸煙的人，沒有文明告示也不會有人抽煙。制度創新的關鍵不是求取制度的形式，而是獲得內在的制度精神，其中文化建設至關重要。

有些地方，人和人之間互相信任、友愛、路不拾遺；但另外一些地方，人與人之間相互為害，就需要裝上防盜門以保安全，企業內部人與人之間以及企業之間的情形也是這樣。如果缺乏友愛與合作的文化，完全靠防盜門的制度來激勵和監管的話，成本就會急劇上升，無法與那些不裝防盜門的企業競爭。

早在80年代，中國的企業就提出過建設“企業文化”的口號，并視之為企業獲得最大回報的關鍵，可見企業其實知道“文化”的厲害的。

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[關鍵詞]超聲波 傳感器 疾病診斷 測距系統 液位測量

一、超聲波傳感器概述

1.超聲波

聲波是物體機械振動狀態的傳播形式。超聲波是指振動頻率大于20000Hz以上的聲波,其每秒的振動次數很高,超出了人耳聽覺的上限,人們將這種聽不見的聲波叫做超聲波。超聲波是一種在彈性介質中的機械振蕩,有兩種形式:橫向振蕩(橫波)及縱向振蕩(縱波)。在工業中應用主要采用縱向振蕩。超聲波可以在氣體、液體及固體中傳播,其傳播速度不同。另外,它也有折射和反射現象,并且在傳播過程中有衰減。超聲波在媒質中的反射、折射、衍射、散射等傳播規律,與可聽聲波的規律并沒有本質上的區別。與可聽聲波比較,超聲波具有許多奇異特性:傳播特性──超聲波的衍射本領很差,它在均勻介質中能夠定向直線傳播,超聲波的波長越短,這一特性就越顯著。功率特性──當聲音在空氣中傳播時,推動空氣中的微粒往復振動而對微粒做功。在相同強度下,聲波的頻率越高,它所具有的功率就越大。由于超聲波頻率很高,所以超聲波與一般聲波相比,它的功率是非常大的?？栈饔茅ぉぎ敵暡ㄔ谝后w中傳播時,由于液體微粒的劇烈振動,會在液體內部產生小空洞。這些小空洞迅速脹大和閉合,會使液體微粒之間發生猛烈的撞擊作用,從而產生幾千到上萬個大氣壓的壓強。微粒間這種劇烈的相互作用,會使液體的溫度驟然升高,從而使兩種不相溶的液體(如水和油)發生乳化,并且加速溶質的溶解,加速化學反應。這種由超聲波作用在液體中所引起的各種效應稱為超聲波的空化作用。

超聲波的特點:(1)超聲波在傳播時,方向性強,能量易于集中;(2)超聲波能在各種不同媒質中傳播,且可傳播足夠遠的距離;(3)超聲波與傳聲媒質的相互作用適中,易于攜帶有關傳聲媒質狀態的信息(診斷或對傳聲媒質產生效應)。

2.超聲波傳感器

超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。以超聲波作為檢測手段,必須產生超聲波和接收超聲波。完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器,習慣上稱為超聲換能器,或者超聲探頭。

超聲波探頭主要由壓電晶片組成,既可以發射超聲波,也可以接收超聲波。超聲探頭的核心是其塑料外套或者金屬外套中的一塊壓電晶片。構成晶片的材料可以有許多種。超聲波傳感器主要材料有壓電晶體(電致伸縮)及鎳鐵鋁合金(磁致伸縮)兩類。電致伸縮的材料有鋯鈦酸鉛(PZT)等。壓電晶體組成的超聲波傳感器是一種可逆傳感器,它可以將電能轉變成機械振蕩而產生超聲波,同時它接收到超聲波時,也能轉變成電能,所以它可以分成發送器或接收器。有的超聲波傳感器既作發送,也能作接收。 超聲波傳感器由發送傳感器(或稱波發送器)、接收傳感器(或稱波接收器)、控制部分與電源部分組成。發送器傳感器由發送器與使用直徑為15mm左右的陶瓷振子換能器組成,換能器作用是將陶瓷振子的電振動能量轉換成超能量并向空中幅射;而接收傳感器由陶瓷振子換能器與放大電路組成,換能器接收波產生機械振動,將其變換成電能量,作為傳感器接收器的輸出,從而對發送的超進行檢測?？刂撇糠种饕獙Πl送器發出的脈沖鏈頻率、占空比及稀疏調制和計數及探測距離等進行控制。

二、超聲波傳感器的應用

1.超聲波距離傳感器技術的應用

超聲波傳感器包括三個部分:超聲換能器、處理單元和輸出級。首先處理單元對超聲換能器加以電壓激勵,其受激后以脈沖形式發出超聲波,接著超聲換能器轉入接受狀態,處理單元對接收到的超聲波脈沖進行分析,判斷收到的信號是不是所發出的超聲波的回聲。如果是,就測量超聲波的行程時間,根據測量的時間換算為行程,除以2,即為反射超聲波的物體距離。把超聲波傳感器安裝在合適的位置,對準被測物變化方向發射超聲波,就可測量物體表面與傳感器的距離。超聲波傳感器有發送器和接收器,但一個超聲波傳感器也可具有發送和接收聲波的雙重作用。超聲波傳感器是利用壓電效應的原理將電能和超聲波相互轉化,即在發射超聲波的時候,將電能轉換,發射超聲波;而在收到回波的時候,則將超聲振動轉換成電信號。

2.超聲波傳感器在醫學上的應用

超聲波在醫學上的應用主要是診斷疾病,它已經成為了臨床醫學中不可缺少的診斷方法。超聲波診斷的優點是:對受檢者無痛苦、無損害、方法簡便、顯像清晰、診斷的準確率高等。

3.超聲波傳感器在測量液位的應用

超聲波測量液位的基本原理是:由超聲探頭發出的超聲脈沖信號,在氣體中傳播,遇到空氣與液體的界面后被反射,接收到回波信號后計算其超聲波往返的傳播時間,即可換算出距離或液位高度。超聲波測量方法有很多其它方法不可比擬的優點:(1)無任何機械傳動部件,也不接觸被測液體,屬于非接觸式測量,不怕電磁干擾,不怕酸堿等強腐蝕性液體等,因此性能穩定、可靠性高、壽命長;(2)其響應時間短可以方便的實現無滯后的實時測量。

4.超聲波傳感器在測距系統中的應用

超聲測距大致有以下方法:①取輸出脈沖的平均值電壓,該電壓 (其幅值基本固定)與距離成正比,測量電壓即可測得距離;②測量輸出脈沖的寬度,即發射超聲波與接收超聲波的時間間隔 t,故被測距離為 S=1/2vt。如果測距精度要求很高,則應通過溫度補償的方法加以校正。超聲波測距適用于高精度的中長距離測量。

三、小結

文章主要從超聲波與可聽聲波相比所具有的特性出發,討論了超聲波傳感器的原理與特點,并由此總結了超聲波傳感器在生產生活各個方面的廣泛應用。但是,超聲波傳感器也存在自身的不足,比如反射問題,噪聲問題的等等。因此對超聲波傳感器的更深一步的研究與學習,仍具有很大的價值。

參考文獻:

[1]單片機原理及其接口技術.清華大學出版社.

[2]栗桂鳳,周東輝,王光昕.基于超聲波傳感器的機器人環境探測系統.2005,(04).

[3]童敏明,唐守鋒.檢測與轉換技術.中國礦業大學出版社.

篇(6)

【關鍵詞】超聲波;降粘;巖心驅油;原油

1.引言

我國油田油井大多數為陸相沉積，并且油藏類型特別繁多。因此開發一套增加油氣產量的技術顯得尤為重要。傳統增產技術有一定效果，但是開發成本高、污染嚴重等因素直接縮減了技術的發展。而超聲波技術屬于物理技術，非接觸式方式可進行無損處理，它的潛在優勢更是受國內外的廣泛關注。超聲波已被用于生產生活中的各個領域，例如采油時的解堵、防蠟、脫水、防垢等。在國外，超聲波技術已經廣為推廣，油井生產中產量提高百分之四十以上，原油提取量提高百分之十以上。在國內，自上世紀五十年代以來，超聲波技術已取得了顯著的成就[1]。本文以超聲波理論為基礎，構建了一個完整的實驗室平臺，對巖心的油層進行研究，分析超聲波對油層的作用。改變超聲波的頻率、功率、作用時間、原油環境等參數，得出實驗數據，并優化實驗。

2.超聲波驅油理論研究

2.1 超聲波遵循幾何光學定律

本系統所采用的超聲波具有非常類似的光學傳輸規律。例如超聲波可以發生反射、折射、散射等等。經過更深入的了解和研究以后發現，超聲波的頻率越高，光學特性越顯著，也就越靠近光波。根據這一理論特性，利用不同波長的超聲波的不同影響來促使油層發生不同反應，以實現各種應用場合[2]。

2.2 超聲波的吸收特性

超聲波的吸收系數如下[3]：

（1）

根據上面公式可以看出，與音頻或者低頻聲波相比較，超聲波在物體介質中的吸收作用更大，并且超聲波在介質中的傳播距離更短。經過試驗證明，超聲波的頻率越大吸收作用越強，傳播距離也越短。超聲波的吸收作用在氣體介質中的效果最強，固體介質中效果最弱，在液體介質中的效果介于二者之間。

2.3 超聲波功率

超聲波在介質中傳播時的平均功率可用如下公式表示：

（2）

公式中Pa表示最大聲壓幅值，ua表示最大值點的速度，Pz表示的是有效聲壓幅值，而uz為有效質點速度。

通過對上述公式的觀察，很容易得出，超聲波的功率會遠大于音頻聲波或者低頻聲波。由于這種突出優勢使得超聲波在各個領域中廣泛使用。當超聲波傳入媒介以后，介質中的物質會隨著超聲波而振動，并且振動頻率與超聲波頻率保持一致。因而介質物質由于振動所獲得了能量，大小與介質分子質量成正比，與介質的振動速度的平方成正比。

利用這一運動過程，超聲波所產生的機械能為介質分子提供較高的加速度，這是利用超聲波對物質進行處理、改變的主要原因。

3.巖心超聲波驅油系統設計

本實驗采用三個不同巖心滲透率的巖心，巖心的長度為5cm，直徑為2.5cm，滲透率分別為30*10-3 um2、150*10-3 um2、300*10-3 um2。巖心超聲波驅油實驗在實驗室環境中進行，常溫常壓。通過不同參數因素定量分析實驗所得數據，研究超聲波對油層巖心滲透率的相應，進而得出超聲波驅油效果。

本實驗采用的實驗裝置如圖1所示：

圖1 超聲波作用巖心實驗裝置

如圖1所示的裝置中，1處代表巖心的夾持器，2處表示巖心，3處代表測量壓力系統裝置，4代表超聲波換能器，5處代表超聲波發生器，6處為巖心高壓泵，7處為量筒。

4.巖心超聲波驅油實驗

4.1 超聲波頻率對巖心驅油效果的影響

頻率是超聲波的固有屬性，是將超聲波與其他聲波區分出來的重要因素。因此超聲波對巖心的作用也起著相當大的作用[4]。因此有必要對超聲波頻率進行單因素分析，設其他參數不變，采用不同頻率的超聲波作用于巖心。

三個巖心滲透率段30*10-3 um2、150*10-3 um2、300*10-3 um2所對應的流速分別為1.5ml/min、3ml/min、5ml/min。通過測壓系統觀察巖心兩端壓力，在壓力基本穩定的情況下，測量液體體積，同時記錄時間，三個巖心滲透率段均取三塊巖心進行測量，最終取其平均值作為巖心原始液測滲透率。根據實驗結果繪制出巖心滲透率與超聲波頻率之間的關系圖：

圖2 巖心滲透率恢復率與超聲波頻率的關系曲線

如圖2所示三個滲透率的恢復率與超聲波的頻率關系走勢基本相同，相應規律基本一致。關系曲線中出現了一個極值，即三種滲透率在28KHz附近時巖心的驅油效果最好。每個超聲波頻率范圍內都會產生相似的驅油效果。

4.2 超聲波作用時間對巖心驅油效果的影響

根據上一節的實驗結果，選出不同滲透率驅油效果最好的頻率，以此為基礎的實驗研究超聲波作用時間對巖心層解堵的效果[5]。依然選用三種滲透率的巖心分別為30*10-3 um2、150*10-3 um2、300*10-3 um2。在優選的頻率范圍內，并且調整好超聲波的輸出功率，分別對三種巖心作用不同時間，然后測量出此刻巖心的滲透率，反復測量后得出實驗結果。

圖3 不同滲透率段巖心的滲透率恢復率與超聲波累計作用時間關系曲線

根據圖3所示的信息可以得出，對于30*10-3 um2、150*10-3 um2滲透率的巖心來說，超聲波的作用時間小于50分鐘時，滲透率會隨著作用時間的增加而加大，并且增長幅度較大。而超聲波作用時間超過50分鐘以后滲透率會上下浮動，且幅度較小，近似趨近于穩定。而對300*10-3 um2滲透率的巖心而言，超聲波的作用時間小于30分鐘時，恢復率增長幅度較小。當作用時間在30分鐘到50分鐘區間內時恢復率增長幅度有了明顯的提高。50分鐘以后恢復率趨近于穩定。

根據該實驗可知，超聲波作用時間對三種滲透率的巖心的作用趨勢基本相同，從環境、經濟等因素考慮后，應該將趨近于穩定的時間點作為超聲波驅油的作用時間。

5.結束語

本設計介紹了三種滲透率段的巖心實驗，其中超聲波作用后的巖心滲透率會隨著超聲波頻率的增加而改變，并且出現了一個峰值。該峰值對于三種滲透率的巖心均為28KHz。因此可以得出，頻率為28KHz左右的超聲波驅油效果最佳。超聲波的作用累積時間在50分鐘以內時巖心滲透率的恢復率逐漸增大。而超過50分鐘以后恢復率變化幅度很小，并且趨近于穩定狀態。因此，為了避免資源以及經濟上的浪費，超聲波的作用時間約為50分鐘，去油效果最佳。

參考文獻

[1]楊建華，李保印，靳天波.物理法采油新技術的研究與應用[J].清洗世界，2005（11）：132-136.

[2]Pietro Poesio，Gijs Ooms.Removal of Particle Bridges From a Porous Material by Ultrasonic Irradiation[J].Transport in Porous Media ，2007（3）.

[3]中國機械工程學會無損檢測學會編.超聲波檢測[M].北京：機械工業出版社，2000.

篇(7)

陳老先生患的是巨大型膀胱癌合并雙腎積水，如果按照傳統的方法，他應該接受膀胱癌根治術，即不僅需要切除膀胱，還要進行尿路改道。但是，由于腎功能不全，以及長期血尿造成的身體虛弱，他根本不能承受這么大的手術。再說，手術后必須在腹壁上掛一個集尿袋，也非他所愿。于是，醫生建議他選擇高能超聲波體外聚焦熱療機治療。

在治療臺旁，醫務人員通過B超顯示屏密切監視著癌癥部位，控制臺按照電腦的治療指令有序地閃爍著紅燈，“手術”正在順利地進行著……

高能超聲波不同于微波、射頻等致熱高頻波，它具有穿透深度大、指向性強、聚集性好、脂肪組織不過熱等特點。高能超聲波體外聚焦熱療機就是采用多元聚焦的技術模式，將壓電晶體產生的數百束超聲波聚焦起來，經水介質耦合作用，透入人體的癌癥部位，瞬間使癌癥局部升溫達70～100℃，在0.1～0.25秒內“燙”死癌細胞，卻避免了對人體皮膚和肌肉組織的灼傷。經實驗觀察，在高溫作用下，癌細胞核會固縮、溶解或消失，癌細胞發生裂解、脫落，癌組織呈凝固性壞死，整個腫塊漸漸萎縮或纖維化。正因為高能超聲波體外聚集熱療“切除”腫瘤不見血，因此，有人又將它稱為“隱形超聲波刀”。

在進行“隱形超聲波刀”治療前，先要根據腫瘤的范圍、大小，病人的年齡、身體狀況等，決定治療的時間長短和次數。一般單次治療時間為1小時，兩次治療的間隔時間為1～3天或更長。如果腫瘤較小，病人年輕、身體狀況較好，能夠承受較長時間治療，可以增加治療層面和延長單次治療的時間，從而減少治療次數和縮短療程。反之，若腫瘤較大，病人年齡較大，身體狀況較差，則需要增加治療次數，延長療程。在治療過程中，病人在治療臺上放松地或躺或臥或坐，同時還有B超和控制臺電腦監視治療全過程，以保證聚集區域準確無誤。與其他治療方法相比，選擇“隱形超聲波刀”治療的病人，既無化療或放療的副作用之苦，又無手術的切膚之痛，更無麻醉意外之憂。