超声波的特性(精)

超声波的特性及在医学诊断中的应用价值
超声波是指频率超过人类听觉最高限度（20kHz）的一种声波，其频率一般在1MHz以上。

超声波具有穿透力强、传播速度快、反射能力强、不易损伤人体组织等特点。

在医学
诊断中，超声波因其无辐射、无创伤、易操作等特点而成为常用的诊断工具。

以下将对超
声波的特性及在医学诊断中的应用价值进行探讨。

超声波的特性
1.穿透力强：超声波在人体内组织传播时，因其波长短，能穿透许多组织，如软组织、骨骼、肺部等。

2.传播速度快：超声波在人体组织中的传播速度大约每秒1500米，相比X射线和CT
扫描等诊断手段传播速度快得多。

3.反射能力强：超声波在传播过程中，能够反射回来从而形成回波，通过分析回波的
声音衰减程度及时间来判断组织的密度、大小、位置等信息。

4.不易损伤组织：超声波对人体组织无任何损伤，因此被认为是一种安全的诊断手段。

1.检查胎儿：超声波是现代产前诊断中最重要的手段之一，能够确定胎儿是否正常发育、胎儿大小和位置等信息。

2.诊断乳腺癌：乳腺超声能够检测出乳房内的肿块，同时还能判断肿块的良恶性。

3.检查心脏：心脏超声是检测心脏疾病的核心手段之一，通过检测心脏每个腔室的大小、形态、收缩功能等能够判断心脏是否出现病变。

4.检查腹部问题：腹部超声能够检测肝、胰、肾等内脏的异样大小、形态、结构，发
现腹部病变，如肝、胆管和胰腺的结石、肿瘤等。

超声波和次声波的特点及应用1、超声波的特点和应用：（1）特点：①超声波在传播时，方向性强，能量易于集中。

②超声波能在各种不同媒质中传播，且可传播足够远的距离。

③超声波与传声媒质的相互作用适中，易于携带有关传声媒质状态的信息诊断或对传声媒质产生效用及治疗。

④超声波可在气体、液体、固体、固熔体等介质中有效传播。

⑤超声波可传递很强的能量。

⑥超声波会产生反射、干涉、叠加和共振现象。

超声波是一种波动形式，它可以作为探测与负载信息的载体或媒介如B超等用作诊断；超声波同时又是一种能量形式，当其强度超过一定值时，它就可以通过与传播超声波的媒质的相互作用，去影响，改变以致破坏后者的状态，性质及结构用作治疗。

（2）应用：①超声处理：利用超声的机械作用、空化作用、热效应和化学效应，可进行超声焊接、钻孔、固体的粉碎、乳化、脱气、除尘、去锅垢、清洗、灭菌、促进化学反应和进行生物学研究等，在工矿业、农业、医疗等各个部门获得了广泛应用。

②超声波清洗：清洗的超声波应用原理是由超声波发生器发出的高频振荡信号，通过换能器转换成高频机械振荡而传播到介质，清洗溶剂中超声波在清洗液中疏密相间的向前辐射，使液体流动而产生数以万计的微小气泡，存在于液体中的微小气泡（空化核）在声场的作用下振动。

当声压达到一定值时，气泡迅速增长，然后突然闭合，在气泡闭合时产生冲击波，在其周围产生上千个大气压力，破坏不溶性污物而使它们分散于清洗液中，当团体粒子被油污裹着而粘附在清洗件表面时，油被乳化，固体粒子即脱离，从而达到清洗件表面净化的目的。

③工业自动化控制：利用声波反射、衍射、多普勒效应，制造超声波物位计、超声波液位计、超声波流量计等。

2、次声波的特点和应用：（1）特点：①次声波的特点是来源广、传播远、能够绕过障碍物传得很远。

；②次声的声波频率很低，在20Hz以下，波长却很长，传播距离也很远。

它比一般的声波、光波和无线电波都要传得远。

例如，频率低于1Hz的次声波，可以传到几千以至上万千米以外的地方。

超声波的四个特性及应用特性来源：全球五金网2011-9-8作者：济宁天华超声电子仪器有限公司公司产品公司商机公司招商公司新闻超声波顾名思义，超过常规声波的声波。

声波是指人耳能感受到的一种纵波，其频率范围为16Hz-20KHz。

当声波的频率低于16Hz时就叫做次声波，高于20KHz则称为超声波声波。

超声波特性有四个方面：1）超声波可在气体、液体、固体、固熔体等介质中有效传播。

2）超声波可传递很强的能量。

3）超声波会产生反射、干涉、叠加和共振现象。

4）超声波在液体介质中传播时，可在界面上产生强烈的冲击和空化现象。

1.束射特性由于超声波的波长短，超声波射线能够和光线一样，可以反射、折射，也能聚焦，而且．恪守几何光学上的定律。

即超声波射线从一种物质外表反射时，入射角等于反射角，当射线透过一种物质进入另一种密度不同的物质时就会产生折射，也就是要改动它的传插方向，两种物质的密度差异愈大，则折射也愈大。

2.吸收特性声波在各种物质中传播时，随着传播间隔的增加，强度会渐进削弱，这是由于物质要吸收掉它的能量。

关于同一物质，声波的频率越高，吸收越强。

关于一个频率一定的声波，在气体中传播时吸收最历害，在液体中传播时吸收比拟弱，在固体中传播时吸收最小。

3.超声波的能量传送特性超声波所以往各个工业部门中有普遍的应用，主要之点还在于比声波具有强大得多的功率。

为什么有强大的功率呢?由于当声波抵达某一物资中时，由于声波的作用使物质中的分子也跟着振动，振动的频率和声波频率―样，分子振动的频率决议了分子振动的速度。

频率愈高速度愈大。

物资分子由于振动所取得的能量除了与分子的质量有关外，是由分子的振动速度的平方决议的,所以假如声波的频率愈高，也就是物质分子愈能得到更高的能量、超声波的频率比声波能够高很多，所以它能够使物资分子取得很大的能量；换句话说，超声波自身能够供应物质足够大的功率。

4.超声波的声压特性当声波通入某物体时,由于声波振动使物质分子产生紧缩和稠密的作用，将使物质所受的压力产生变化。

1.声速：超声波在不同介质中传输速度是不同的。

气体350m/s左右，液体中1500m/s左右；固体中5000m/s左右。

2.声衰减在空气中，超声波除了因扩散引起衰减外，由于空气中的粘滞性、热传导以及分子的吸收也会引起衰减。

在20℃时的空气中，衰减系数在20℃时的水中，衰减系数如换算成位移衰减到I/e的距离x（1/ɑ）,则空气中x（m）=则水中x（m）=从表中可以看出：空气可水相比，其声衰减随频率的增大而急剧增加，即空气（各种气体均如此）不利于高频声传播，衰减很快，如500KHZ以上。

所以液体中超声一般选择1-5MHz，而气体中超声一般选择50-300KHz。

当然选择频率时还应考虑超声换能器之间的距离（声程）以及测量精度等要求。

3.特性阻抗与声反射、声折射、声散射特性阻抗由介质的密度和声速之积确定。

气体、液体和固体的特性阻抗之比约为1:3000:80000，差异很大。

超声从一种介质进入另一种介质的能力取决于特性阻抗。

流体中只存在纵波，纵波从流体向固体倾斜射入，在固体中除纵波外，还存在横波。

高频率的声波，如2MHZ，在照射到含有气泡和固体颗粒时液体时，会产生声散射。

4.超声换能器的指向性式中：--------指向性半角；--------波长；--------圆型辐射面直径气体介质中换能器的角一般取3-7度；液体介质中换能器的角一般取2-10度；可以上换能器的指向性均要求尖锐，以使能量较为集中。

5.温度特性在水中中，超声传播速度随温度升高而增大，但在90℃之后又开始减小。

1. 压电陶瓷片PZT用于测量液体流量的超声换能器，工作频率在0.5-5MHz.PZT压电片（圆形、半圆形、方形、矩形）是常用的形式，它的频率由下公式确定式中：-----------频率常数，PZT均为2200；-----------厚度（应远小于横向尺寸）。

1MHz的PZT圆片，直径10-12mm，厚度约2mm；1.5MHz的的PZT圆片，直径15mm左右，厚度约1.3mm；2. 换能器的基本结构压电圆片换能器一般结构有一下三种：液体换能器中，若在前后端设置匹配层，可有效提高电声转换效率和扩展频带宽度。

超声波有何特点
超声波是一种频率高于人类听觉范围（20千赫兹）的机械波。

它具有以下特点：
1. 频率高：超声波的频率通常在20千赫兹以上，可以达到数百兆赫兹。

由于频率高，超声波在传播过程中能够产生更小的波长，具有更强的穿透力和更精确的定位能力。

2. 穿透力强：超声波在介质中传播时，能够穿透许多物质，包括液体、固体和气体。

由于其频率高和波长短，超声波能够穿透人体组织和材料，并在其中产生反射、折射和散射现象，从而用于成像、检测和测量等应用。

3. 反射性强：超声波在不同介质之间传播时，会产生反射现象。

利用超声波的反射特性，可以对介质中的缺陷、界面和结构进行非破坏性检测和成像，广泛应用于医学、工业、生物学等领域。

4. 频散性：由于超声波在介质中传播时，频率较高，不同频率的超声波在介质中传播速度可能不同，导致波包的频散现象。

频散性使得超声波在长距离传播过程中波包可能发生变形，需要进行补偿或校正。

5. 成像分辨率高：超声波成像技术可以实现非常高的空间分辨率，能够清晰地显示被检测物体的内部结构、形态和位置，对于医学诊断、材料检测等领域具有重要应用价值。

6. 无辐射危害：超声波是一种机械波，与X射线和γ射线相比，超声波没有电离辐射，不会对生物组织产生辐射危害，因此被广泛应用于医学诊断中。

超声波测量方法总结I、超声波的物理特性：声波是声源振动发出的可听到的声音，正常人耳能听到的声音频率范围为16~20000Hz，当声源的振动频率高于20000Hz 时，人耳就听不到了，这种超过人耳听阈的声波叫超声波。

超声波与声波本质上都是由机械振动而产生的机械波，并以确定的速度在介质中传播，具有机械波所具有的各种物理特性，如波长、频率、反射、折射等。

超声波在均匀介质中沿直线传播，遇不同界面时会产生反射，反射的强弱与两种介质的声阻抗（声波传播速度与介质密度的乘积称为声阻抗）差异有关。

不同介质之间因阻抗差异而产生的界面反射是超声波诊断和测试的基础。

目前超声波测量已成功地应用于距离、密度、损伤检测等领域。

人体实质性器官、含液脏器都是超声波传播的良好介质，不同介面间可产生反射。

由于胃肠道内的气体、肺内气体与周围组织的声阻抗差过大，超声波在经过这种界面时会发生全反射，胃肠道内、肺内及后方结构不能显示，这就是常规情况下超声波检查不能用于胃肠道、肺的原因，但经过胃肠道准备，消除内部气体的干扰，超声波检查也可以用于胃肠道。

II、超声波测量原理：超声波测量一般是利用超声波在被测对象里传播时的反射、折射和衰减等等特性来进行测量的。

超声波的优点是可以穿透电磁波、光波等无法穿透的物体，同时又能在两种物质（声阻抗不同的物质）的交界面上反射，由于物体内部的不均匀性，使得在其中传播的超声波携带了媒质内部的弹性性能和结构特征等相关的信息，从而可以通过超声波的速度、衰减及色散等参量来评价媒质的一些基本物理参数和结构特征。

超声检测以其检测灵敏度高、速度快、成本低等特点在各方面得到了非常广泛的应用，在国内外已经成功的应用于船舶、冶金、机械、石油、化工、食品、电子、航天、建筑、农林、水产及医疗等领域。

III、超声波激发方法：电磁场、激光脉冲激发等等。

IV、超声波测量方法分类：从测量超声的角度可以分为两大类：一类是利用超声波在介质中的传播性而发展起来的超声传播测量法；另一类是利用超声作用被检物体的振动特性而发展起来的振动测量法。