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超聲波技術(shù)簡介(一)——技術(shù)原理

時間:2019/6/3閱讀:6708
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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,如力學、熱學、化學和生物效應等。這些效應可歸結(jié)以下幾項作用[1]

空化作用

      空化泡在超聲波縱向傳播形成的負壓區(qū)生長,行成氣泡界面。

      在正壓區(qū)迅速閉合,從而在交替正負壓強下受到壓縮和拉伸。

      高速微射流對遠端氣泡一側(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?;蛏锛毎M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。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。

 

熱學作用

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

 

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

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