超声波特性
超声波电路知识点总结
超声波电路知识点总结一、超声波电路的基础知识1. 超声波的产生和接收超声波的产生一般通过压电效应和磁致伸缩效应实现。
压电效应是指一些晶体在受到外力影响下会发生形变，并产生电压，而磁致伸缩效应是指在磁场作用下，磁性材料会产生形变。
常见的压电超声波发生器是利用压电陶瓷或晶体的压电效应产生超声波，而压电传感器则是利用压电效应接收超声波信号。
2. 超声波的特性超声波具有高频率、短波长、能穿透一些材料等特点，因此在一些特定应用中有着很好的效果。
超声波的频率通常在20kHz以上，最常用的频率为40kHz或者60kHz。
由于其短波长，超声波可以穿透液体、固体等材料，因此在医疗、测距、清洗等领域有广泛应用。
3. 超声波电路的基本组成超声波电路一般由发射电路、接收电路和信号处理电路组成。
发射电路用于产生超声波信号，接收电路用于接收超声波信号，信号处理电路用于对接收到的信号进行处理和分析。
这三部分电路都是超声波系统中非常重要的组成部分。
二、超声波电路的设计和应用1. 超声波发射电路的设计超声波发射电路的设计需要考虑到信号的稳定性、频率的准确性和功率的控制等问题。
一般来说，压电陶瓷或压电晶体都需要接入到谐振电路中，通过谐振电路的共振效应来产生稳定的超声波信号。
此外，为了提高超声波的频率准确性和稳定性，通常还需要在发射电路中加入一些频率稳定的元器件，比如晶振或者数字控制的频率合成电路。
2. 超声波接收电路的设计超声波接收电路的设计同样需要考虑到信号的稳定性、灵敏度和抗干扰能力等问题。
一般来说，超声波接收电路需要接入到一个带通滤波器中，以滤除掉非超声波频率的干扰信号。
此外，为了提高接收电路的灵敏度和动态范围，通常还需要在接收电路中加入一些低噪声放大器和自动增益控制电路。
3. 超声波信号处理电路的设计超声波信号处理电路的设计一般需要考虑到对接收到的信号进行放大、滤波、定时、脉冲压缩、解调等处理。
这些处理工作都需要通过一些专门的模拟电路或者数字电路来实现。
超声波
三、超声波
超声波特性：
2、超声波在液体介质中传播，能够产生巨 大的正、负交变的液压冲击波和空化作用。
这种交变的脉冲压力作用在邻近的零件 表面上会使其破坏，引起固体物质分散、破 碎效应等。
三、超声波
超声波特性： 3、超声波在介质中传播遇到不同介质的界 面会发生反射和折射现象。
能量反射的大小，决定于两种介质的波阻抗 （密度乘波速），介质的波阻抗相差越大，超声波 通过界面时能量的反射率越高。当超声波从液体或 固体传入到空气、或者是相反的过程，反射率都接 近100%。为了改善超声波在相邻介质中的传递条 件，往往在声学部件的连接处加入全损耗系统用油、 凡士林油为传递介质，以消除空气所引起的衰减， 如医学上的B超。
2） 振幅扩大棒
指数形：扩大比中等(10~20倍)，使用中 振幅比较稳定，但不易于制造；
阶梯形：扩大比较 大(>20倍)，也易于 制造；但振幅易减 小，性能不稳定， 而且在粗细过度的 地方容易产生应力 集中而导致疲劳断 裂，为此须加工过 渡圆弧。 锥形：振幅扩大比较小 (5~10倍)，但易于制造；
三、超声波
超声波特性：
4、超声波在一定条件下，会产生波的干涉 和共振现象。 为了使弹性杆处于最大振幅共振状态，应 将弹性杆设计成半波长的整数倍；而固定弹 性杆的支持点，应该选在振动过程中的波节 处，这一点不振动。
7.1 超声波加工原理
超声加工：是利用工具端面作超声振动，通过磨粒悬浮液加 工脆硬材料的一种成型方法。
vmax=251.3 mm/s
a=3233g
1、工具 2、工件 3、磨料悬浮液 4、5 变幅杆
6、换能器
7、超声波发生器
7.1 超声波加工原理
虽然每次打击下来的材料很少，但由于每秒打击的次数 多达16000次以上，所以仍有一定的加工速度。 同时，工作液受工具端面超声振动作用而产生的高频、 交变的液压冲击波和“空化”作用，促使工作液钻入被加工 材料的微裂缝处，加剧机械破坏作用。 重要概念：空化作用 由此可见，超声加工是磨粒在超声振动作用下的机械碰 撞和抛磨作用以及超声空化作用的综合结果，其中磨粒撞击 作用是主要的。
1. 简述超声波的特性
1. 简述超声波的特性
超声波是一种由高频声波组成的电磁波。
它的频率在20kHz以上，可以超出人类听觉范围。
超声波具有许多特殊的特性，如高速传播、高能量转换效率、高穿透能力、高分辨率等。
首先，超声波具有高速传播特性。
它的传播速度取决于介质的密度和弹性模量，一般在1,500m/s到1,700m/s之间。
这使得超声波在探测和测量应用中具有很大的优势。
其次，超声波具有高能量转换效率的特性。
超声波能够将电能转换为声能，并在传播过程中不断转换为其他形式的能量。
这使得超声波在高能量密度的激励下能够产生高能量输出。
第三，超声波具有高穿透能力的特性。
超声波的穿透能力取决于波的频率和介质的密度。
在低密度介质中，超声波的穿透能力较强；而在高密度介质中，超声波的穿透能力较弱。
这使得超声波在探测和成像应用中具有很大的优势。
最后，超声波具有高分辨率的特性。
超声波的分辨率取决于波的频率和波的振幅。
超声波的频率越高，它的分辨率就越高。
同时，超声波的振幅越大，它的分辨率也就越高。
这使得超声波在成像应用中能够提供清晰的图像。
总之，超声波具有高速传播、高能量转换效率、高穿透能力和高分辨率等特性，这使得它在许多应用领域中具有广泛的应用前景。
超声波在医学成像、工业探测、测量和检测等领域都有广泛的应用。
超声波的特性
超声波的特性束射特性由于超声波的波长短，超声波射线可以和光线一样，能够反射、折射，也能聚焦，而且．遵守几何光学上的定律。
即超声波射线从一种物质表面反射时，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，也就是要改变它的传插方向，两种物质的密度差别愈大，则折射也愈大。
吸收特性声波在各种物质中传播时，随着传播距离的增加，强度会渐进减弱，这是因为物质要吸收掉它的能量。
对于同一物质，声波的频率越高，吸收越强。
对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较弱，在固体中传播时吸收最小。
超声波的能量传递特性超声波所以往各个工业部门中有广泛的应用，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?因为当声波到达某一物资中时，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，分子振动的频率决定了分子振动的速度。
频率愈高速度愈大。
物资分子由于振动所获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定的,所以如果声波的频率愈高，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可以高很多，所以它可以使物资分子获得很大的能量；换句话说，超声波本身可以供给物质足够大的功率。
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压缩和稀疏的作用，将使物质所受的压力产生变化。
由于声波振动引起附加压力现象叫声压作用。
由于超声波所具有的能量很大，就有可能使物质分子产生显诸的声压作用、例如当水中通过一般强度的超声波时，产生的附加压力可以达到好几个大气压力。
液体中存起着如此巨大的声压作用，就 会引起值得注意的现象。
当超声波振动使液体分子压缩时，好象分子受到来直四面八方的压力；当超声波振动使液体分子稀疏时，好象受到向外散开的拉力，对于液体，它们比较受得住附加压力的作用，所以在受到压缩力的时候；不大会产生反常情形。
但是在拉力的作用下，液体就会支持不了,在拉力集中的 地方，液体就会断裂开来，这种断裂作用特别容易发生在液体中存在杂质或气泡的地方，因为这些地方液体的强度特别 低，也就特别经受不起几倍于大气压力的拉力作用。
超声波特性
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。
超声波的特性(精)
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1 超声波的特性
声波是物体的机械振动产生的，振动的频率超过20000次/s 称为超声波，简称超声。
超声波在机体内传播的物理特性是超声影像诊断的基础，其中主要有：
一、超声的定向性
又称方向性或束性。
当探头的声源晶片振动发生超声时，形成了一股声束，以一定的方向传播。
诊断方面利用这一特性做器官的定向探查，以发现体内脏器或组织的位置和形态上的变化。
二、超声的反射性
超声在介质中传播，若遇到声阻抗不同的界面时一部分声能引起反射，所余的声能继续传播。
如介质中有多个不同的声阻界面，则可顺序产生多次的回声反射。
超声界面的大小要大于超声的半波长，才能产生反射。
若界面小于半波长，则无反射而产生绕射。
超声垂直入射界面时，反射的回声可被接收返回探头而在示波屏显示。
入射超声与界面成角而不垂直时，入射角与反射角相等，探头接收不到反射的回声。
三、超声的吸收和衰减性
超声在介质中传播时，由于与介质中的摩擦产生粘滞性和热传播而吸收，又由于声速本身的扩散、反射、散射、折射与传播距离的增加而衰减。
吸收和衰减除与介质的不同有关外，亦与超声的频率有关。
但频率又与超声的穿透力有关，频率愈高，衰减愈大，穿透力愈弱。
超声诊断主要是利用这种界面反射的物理特性。
超声波特性
2．1 超声波的定义波是由某一点开始的扰动所引起的，并按预定的方式传播或传输到其他点上。
声波是一种弹性机械波。
人们所感觉到的声音是机械波传到人耳引起耳膜振动的反应，能引起人们听觉的机械波频率在20Hz~20KHz，超声波是频率大于20KHz的机械波。
在超声波测距系统中，用脉冲激励超声波探头的压电晶片，使其产生机械振动，这种振动在与其接触的介质中传播，便形成了超声波。
2．2超声波的物理特性当声波从一种介质传播到另一种介质时，在两介质的分界面上，一部分能量反射回原介质，称为反射波；另一部分能量透射过分界面，在另一个介质内部继续传播，称为折射波，如图2．1所示，图中L为入射波，S₁为反射横波，L₁为反射纵波，L₂为折射纵波，S₂为折射横波。
S₂图2．1超声波的反射、折射及其波形转换这些物理现象均遵守反射定律、折射定律。
除了有纵波的反射波折射波以外，还有横波的反射和折射。
因为声波是借助于传播介质中的质点运动而传播的，其传播方向与其振动方向一致，所以空气中的声波属于纵向振动的弹性机械波。
在理想介质中，超声波的波动方程描述方法与电磁波是类似的。
描述简谐声波向X 正方向传播的质点位移运动可表示为：()cos()A A x t kx ω=+ （）0()ax A x A e -= （）式中，()A x 为振幅即质点的位移，0A 为常数，ω为角频率，t 为时间，x 为传播距离，2/k πλ=为波数，λ为波长，α为衰减系数。
衰减系数与声波所在介质和频率关系：2af α= （）式(2．3)中，a 为介质常数，f 为振动频率。
2．2．1超声波的衰减从理论上讲，超声波衰减主要有三个方面：(1) 由声速扩展引起的衰减在声波的传播过程中，随着传播距离的增大，非平面声波的声速不断扩展增大，因此单位面积上的声压随距离的增大而减弱，这种衰减称为扩散衰减。
(2) 由散射引起的衰减由于实际材料不可能是绝对均匀的，例如材料中外来杂质金属中的第二相析出、晶粒的任意取向等均会导致整个材料声特性阻抗不均，从而引起声的散射。
超声波有何特点
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。
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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。
由于声波振动惹起附加压力现象叫声压作用。
由于超声波所具有的能量很大，就有可能使物质分子产生显诸的声压作用、例如当水中经过普通强度的超声波时，产生的附加压力可以抵达好几个大气压力。
液体中存起着如此庞大的声压作用，就会惹起值得留意的现象。
当超声波振动使液体分子紧缩时，好象分子遭到来直四面八方的压力；
当超声波振动使液体分子稠密时，好象遭到向外散开的拉力，关于液体，它们比较受得住附加压力的作用，所以在遭到紧缩力的时分；不大会产生反常情形。
但是在拉力的作用下，液体就会支持不了，在拉力集中的中央，液体就会断裂开来，这种断裂作用特别容易发作在液体中存在杂质或气泡的中央，由于这些中央液体的强度特别低，也就特别经受不起几倍于大气压力的拉力作用。
由于发作断裂的结果，液体中会产生许多气泡状的小空腔，这种空泡存在的时间很短，一瞬时就会闭合起来。
空腔闭合的时分会产生很大的瞬时压力，普通可以抵达几千以致几万个大气压力。
液体在这种强大的瞬时压力作用下，温度会骤然增高。
断裂作用所惹起的互大瞬时压力，可以使浮悬在液体中的固体表面遭到急剧破坏。
我们常称之为空化现象。
超声波清洗机就是一个典型的应用。
超声波的应用具有以下的特性：超声波具有较好的指向性――频率越高，指向性越强。
这在诸如探伤和水下声通讯等应用场所是主要的思索要素。
频率高时，相应地波长将变短，因此波长可与传播超声波的试样资料的尺寸相比较，以至波长可远小于试样资料的尺寸。
这在厚度尺寸很小的丈量应用中以及在高分辨率的探伤应用中是十分重要的。
声波用起来很安静，人们听不到它。
这一点在高强度工作场所尤为重要。
这些高强度的工作用可闻频率的声波来完成时常常更有效，但是遗憾的是，可闻声波工作时所产生的噪声令人难以忍耐，有时以至是对人体有害的。