超声波的应用领域有哪些

超声波是一种频率大于20000赫兹且超过人类听觉阈值上限的机械振动波。正常人类的耳朵能听到从20赫兹到20000赫兹的声波，超声波的本质和声波是一样的，但由于其频率超过20000赫兹，人耳听不到，因此称为超声波。

超声波的产生方法有很多种，其中最常用的是利用压电效应和反压电效应。压电效应是指某些晶体在受到机械压力时，会在其两端产生电荷；反压电效应是指某些晶体在受到交变电场作用时，会发生形变和振动。利用这两种效应，可以制造出超声波发生器和接收器。

超声波发生器的核心部件是压电晶片，它可以将电能转换为机械能，从而产生超声波。当在压电晶片两端加上交变电压时，压电晶片就会按照电压的频率进行振动，并将振动传递给与之连接的介质（如空气、水或金属），从而产生超声波。

超声波接收器的核心部件也是压电晶片，它可以将机械能转换为电能，从而接收超声波。当压电晶片受到外来超声波的作用时，它就会发生形变，并在其两端产生微弱的电信号，这个电信号就包含了超声波的信息。

超声波塑料焊接：

当超声波作用于热塑性的塑料接触面时，会产生每秒几万次的高频振动，这种达到一定振幅的高频振动，通过上焊件把超声能量传送到焊区，由于焊区即两个焊接的交界面处声阻大，因此会产生局部高温。又由于塑料导热性差，一时还不能及时散发，聚集在焊区，致使两个塑料的接触面迅速熔化，加上一定压力后，使其融合成一体。当超声波停止作用后，让压力持续几秒钟，使其凝固成型，这样就形成一个坚固的分子链，达到焊接的目的，焊接强度能接近于原材料强度。超声波塑料焊接的好坏取决于换能器焊头的振幅，所加压力及焊接时间等三个因素，焊接时间和焊头压力是可以调节的，振幅由换能器和变幅杆决定。这三个量相互作用有个适宜值，能量超过适宜值时，塑料的熔解量就大，焊接物易变形；若能量小，则不易焊牢，所加的压力也不能太大。这个最 佳压力是焊接部分的边长与边缘每1mm的最 佳压力之积。

超声波金属焊接：

超声波金属焊接是利用超声频率的机械振动能量，连接同种金属或异种金属的一种特殊方法．金属在进行超声波焊接时，既不向工件输送电流，也不向工件施以高温热源，只是在静压力之下，将机械能转变为内能、形变能及有限的温升．两母材达到再结晶温度下发生的固相焊接。因此它有效地克服了电阻焊接时所产生的飞溅和氧化等现象．超声金属焊机能对铜、银、铝、镍等有色金属的细丝或薄片材料进行单点焊接、多点焊接和短条状焊接．可广泛应用于可控硅引线、熔断器片、电器引线、锂电池极片、极耳的焊接。

超声波切割：

一把刀在锯切动作中前后移动，每秒三万次，移动的距离非常小，但加速度如此之高，以至于没有任何东西可以随刀片移动或粘在上面。外科医生使用超声波手术刀，他们希望在不施加任何压力的情况下进行切割。超声波切割工具可用于食品、塑料、橡胶等其他方式难以切割的产品。超声波振动产生的热量也很有用。一些人造织物被切割并同时使用超声波刀密封以防止磨损。

超声波金属熔液处理：

超声处理金属熔体技术是在金属熔体凝固过程中或凝固前，通过对金属熔体施加超声波来控制金属凝固过程中的工作性能，与传统的孕育变质处理性能相比，功率超声波处理金属熔体技术来控制和细化金属的凝固组织，从而避免对环境和金属材料的污染，对液态金属熔体进行功率超声处理是获得优良组织和性能的有效方法，是挖掘技术材料潜能的重要的途径之一。

超声波清洗：

超声波可能会以多种方式影响清洁过程。流体中的快速运动有助于去湿表面，克服表面张力，还可能有助于去除污垢颗粒并将它们从表面带走。空化可能是最有趣（也是最有效）的效果——由微小的蒸汽泡内爆产生的冲击波在近距离可能是毁灭性的。气泡非常小，甚至可以穿透最小的缝隙，这使得该工艺非常适用于其他方法无法清洁的部件。另请注意，必须很好地控制该过程，以尽量减少对被清洁部件表面的侵蚀。清洗槽中超声波强度的标准测试是将标准箔条浸入设定时间，然后将其取出并计算孔数！利用超声波在液体中产生的空化效应和强烈冲击力，可以去除物体表面或缝隙中的污垢、油渍、锈迹等，如眼镜、首饰、钟表、电子元件等。

超声波雾化喷涂：

超声波喷涂是一种基于超声波雾化喷头技术的纳米材料薄膜涂层技术，与滴铸、旋涂和丝网印刷等其他涂层技术相比，可以提供高度均匀、薄的涂层，且精度更高。传统上，使用压力喷头进行雾化。或者，超声波喷头使用高频声波产生均匀微米尺寸液滴的细雾，从而实现可控且可重复的喷雾模式，从而获得可靠且一致的结果。超声波喷涂设备主要用于燃料电池、助焊剂喷涂、医用支架喷涂、薄膜太阳能涂料、太阳能电池、石墨烯涂层、硅光伏电池、玻璃镀膜等。

超声波声化学：

超声波液体处理设备在高强度超声下的液体会发生超声空化。它可以被看作是在超声波工具头附近形成的一团气泡云，听起来是一种强烈的嘶嘶声。空化产生剧烈的、不对称内爆的真空气泡，引起具有极强机械剪切力的微射流。这些力就是超声波驱动许多物理和化学过程前进的能力。超声波能量作用于介质，会引起质点高速细微的振动，产生速度、加度声压、声强等力学量的变化，作用于提取、破碎、乳化、分散、消泡等。

医学超声波检查：

原理：医学超声波发射到人体内，当它在体内遇到界面时会发生反射及折射，并且在人体组织中可能被吸收而衰减。因为人体各种组织的形态与结构是不相同的，因此其反射与折射以及吸收超声波的程度也就不同，医生们正是通过仪器所反映出的波型、曲线，或影象的特征来辨别它们。

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