超聲波技術(shù)簡介（一）--技術(shù)原理

超聲波結(jié)構(gòu)圖

超聲波原理

超聲波在傳播過程中與媒介相互作用，相位和振幅發(fā)生變化，使媒質(zhì)的一些物理、化學(xué)和生物特性或狀態(tài)發(fā)生改變，或者使這種改變的過程加快，從而產(chǎn)生一系列效應(yīng)，如力學(xué)、熱學(xué)、化學(xué)和生物效應(yīng)等。這些效應(yīng)可歸結(jié)以下幾項作用：

空化作用

空化泡在超聲波縱向傳播形成的負(fù)壓區(qū)生長，行成氣泡界面。

在正壓區(qū)迅速閉合，從而在交替正負(fù)壓強下受到壓縮和拉伸。

在空化泡被壓縮直至高速崩裂時可產(chǎn)生高速(110m/s)微射流，碰撞密度高達(dá)1.5kg/m²，產(chǎn)生高電流。

高速微射流對遠(yuǎn)端氣泡一側(cè)的沖擊產(chǎn)生水錘沖擊，即沖擊波。

沖擊波向外呈放射狀傳播，擊中樣品固體表面，反射到氣泡，氣泡變?yōu)闇u旋向固體表面對流，產(chǎn)生巨大的瞬時壓力；這種巨大的瞬時壓力，可以使懸浮在液體中的固體顆粒或生物細(xì)胞組織表面受到急劇的破壞。

除以上作用之外，還有機械作用、熱學(xué)作用及其他作用：

機械作用

超聲在傳播過程中，會引起介質(zhì)質(zhì)點交替的壓縮與伸張，構(gòu)成壓力變化，壓力的變化將引起機械效應(yīng)。超聲引起的介質(zhì)質(zhì)點運動，雖然位移和速度不大，但與超聲震動頻率的平方成正比的質(zhì)點加速度卻很大，有時超過重力加速度的數(shù)萬倍，這么大的加速度足以造成對介質(zhì)的強大機械效應(yīng)。

熱學(xué)作用

如果超聲波作用于介質(zhì)中被介質(zhì)吸收，也就是有能量吸收。同時由于超聲的振動，使介質(zhì)產(chǎn)生強烈的高頻震蕩，介質(zhì)間相互摩擦而發(fā)熱，這種能量使液體、固體溫度升高。超聲在穿透兩種不同介質(zhì)的分界面上，溫度升高更大，這是分界面上特性阻抗不同，將產(chǎn)生反射，形成駐波引起分子間的相對摩擦而發(fā)熱。

其他作用

超聲的空化作用能引起氧化作用，例如在蒸餾水中經(jīng)短時的超聲處理后，產(chǎn)生過氧化氫。在溶有氮的水中經(jīng)超聲處理后就產(chǎn)生硝酸。超聲還有還原作用和影響金屬的電力分解作用。

參考文獻(xiàn)

席細(xì)平，馬重芳，王偉.超聲波技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀[J].山西化工，2007,27（1）：25-29.