超声的发生和接收是根据压电效应的原理,由超声诊断仪的换能器或探头来完成,探头就是超声仪的波源。
压电晶片置于探头中由主机发生变频交变电场,并使电场方向与压电晶体电轴方向一致,压电晶体就会在交变电场中沿一定方向发生强烈的拉伸和压缩(电振荡所产生的效果),即机械振动,于是就产生了超声,在这一过程中,电能通过电振荡转变为机械能继而转变为声能。
因此把这一过程称为负压电效应。如果交变电场频率大于20000Hz所产生的声波即为超声波。
超声波的概念
超声波是一种波长极短的机械波,在空气中波长一般短于2cm(厘米)。它必须依靠介质进行传播,无法存在于真空(如太空)中。它在水中传播距离比空气中远,但因其波长短,在空气中则极易损耗,容易散射,不如可听声和次声波传得远,不过波长短更易于获得各向异性的声能,可用于清洗、碎石、杀菌消毒等。在医学、工业上有很多的应用。
超声波是电磁波吗
超声波不是电磁波,“超声波”是超过人耳听觉上限的“声波”,是一种人耳听不到的“声波”。“超声波”的频率范围在20KHz——500KHz,“声波”(含“超声波”)产生于机械振动,在空气中传播速度和声音相同,每秒约340米。
“电磁波”是由不断变化的电场和磁场互相激发形成的。传播速度和光速相等,每秒30万公里。“微波”的频率,介于“超短波”和“毫米波”之间。属于电磁波范畴。
超声波和电磁波(含“微波”在内)的主要区别:①、振荡源不同;②、传播速度不同。所以,“电磁波”和“微波”都不属于“超声波”。
超声波如何被发现的
生于意大利的斯帕拉捷,从小就很热爱生活,也爱提些怪问题。一年夏天,他发觉蝙蝠能在漆黑的夜空中飞行,而他自己却什么也看不见,只听见蝙蝠边飞边吱吱地叫个不停。于是,他想,蝙蝠肯定长着一双有特殊功能的“夜光眼”,要不,它怎么能在黑夜捕捉到食物呢?喜欢大胆想象的斯帕拉捷,竟想出一个馊主意:把蝙蝠的眼睛弄瞎,看它夜晚怎么飞?
可是,他的恶作剧并没有演成。被刺瞎了眼睛的蝙蝠,照样若无其事地飞来飞去,既没有碰到墙上,也没撞在树上,更没有翻空中筋头。
斯帕拉捷有点失望,但他想:“没有眼睛照样飞行自如,那它是靠什么来辨别方向的呢?”这个问题又激起了斯帕拉捷研究蝙蝠的兴趣。
他时而堵鼻子,时而割舌头,甚至把黑漆涂在蝙蝠翅膀上,但蝙蝠均能轻松自在地飞行,弄得他摸不着头脑。经过苦苦思索,斯帕拉捷决定将蝙蝠的耳朵堵住,再将它放出去。这样一试,蝙蝠果然四处碰壁,最后翻着空中筋斗落地了。看到摔得奄奄一息的蝙蝠,他免不了有些心疼,但更为他的试验成功而高兴。
通过反复观察,斯帕拉捷终于揭开了编蝎夜间飞行之谜。原来它夜间飞行时,并不是用眼睛观察方向,而是靠听觉来辨别方向、捕捉食物。谁都知道,看靠眼,听靠耳,而蝙幅竟能用耳朵“看”!它究竟是怎么个看法呢?
当时,斯帕拉捷尚未完全弄清这个问题。踏着他开辟的道路,人们很快就弄清了这个问题原来蝙蝠是利用“超声波”在夜间导航的:它能发出一种高频声波,这种声波沿直线传播,一碰到物体便马上象光照在镜子上一样折射回来,它的耳朵收到这种信号,可立即作出判断:有东西!而所有的这些只在瞬间即可完成。
这就是蝙蝠夜间飞行的秘密。20世纪50年代,英国的唐纳德医生发现,用超声波可以探测到孕妇腹中的胎儿的生长发育及活动情况,并能确定是不是双胞胎。胎儿是否为畸形。
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