超声波技术及其应用

超声波技术及其应用
资料整理:杜超
(城建学院 机械11-04)
摘要:介绍超声波产生与传播及其原理,重点介绍超声波在各个领域的应用。超声波不仅对人类有用还会产生各种各样的危害,怎样去除危害,更好的利用超声波成为当今一个重要的课题.
关键词:超声波;发展及其应用;危害;
     
超声的应用是一门以物理、电子、机械及材料学为基础的通用技术之一。超声技术是通过超声波产生、传播及接收的物理过程而完成的。超声波具有聚束、定向及反射、透射等特性。按超声振动幅射大小不同大致可分为:
1、用超声波使物体或物性变化的功率应用称功率超声. 
2、用超声波得到若干信息,获得通信应用,称检测超声.
一.什么是超声波
超声波是指频率在所谓超声波,是指人耳听不见的声波。正常人的听觉可以听到20赫兹(Hz)-20千赫兹(kHz)的声波,低于20赫兹的声波称为次声波或亚声波,超过20千赫兹的声波称为超声波[4]。超声波是声波大家族中的一员,和可闻声本质上是一致的,它们的共同点都是一种机械振动,通常以纵波的方式在弹性介质内传播,是一种能量和动量的传播形式,其不同点是超声频率高,波长短,在一定距离内沿直线传播具有良好的束射性和方向性。
二,发展及应用
早在1830年,F·Savart曾用齿轮,**次产生HZ的超声,1876年F·Galton用气哨产生Hz 的超声。1912年4月10日,泰坦尼克号触冰山沉没,引起科学界注意,希望可以探测到水下的冰山。直到**次世界大战中,德国大量使用潜艇,击沉了协约国大量舰船,探测潜艇的任务又提到科学家的面前[1]。当时的科学家郎之万和他的朋友利用当时已出现的功率很大的放大器和石英压电晶体结合起来,能向水下发射几十千赫兹的超声波,成功的将超声波应用到实际中。
  现在,超声波测试把超声波作为一种信息载体,它已在海洋探测与开发、无损检测、医学诊断等领域发挥着不可取代的独特作用。例如:在海洋应用中,超声波可以用来探测鱼群和冰山,可以用于潜艇导航或传送信息、地形地貌测绘和地质勘探等。在检测中,利用超声波检测固体材料内部缺陷、材料尺寸测量、物理参数侧量等。在医学中,可以利用超声波进行人体内部器官的组织结构扫描和血流速度的测量等。
三,超声波清洗及应用
(一)超声波清洗原理
    超声波清洗属物理清洗,把清洗液放入槽内,在槽内作用超声波。由于超声波与声波一样是一种疏密的振动波,在传播过程中,介质的压力作交替变化。在负压区域,液体中产生撕裂的力,并形成真空的气泡。当声压达到一定值时,气泡迅速增长,在正压区域气泡由于受到压力挤破灭、闭合。此时,液体间相互碰撞产生强大的冲击波。虽然位移、速度都非常小,但加速度却非常大,局部压力可达几千个大气压,这就是所谓的空化效应。
(二) 影响清洗效果的几个因素
1、与频率的关系:一般频率越低空化效果越明显,但噪音相对较高,适用于物体面相对平正的物体。频率越高,空化效果越差,但噪音相对较低,适用于微孔盲孔效多的物体及电子晶体等。
2、与温度有关:一般30℃—50℃的介质温度清洗效果**好。
3、与声强有关:根据频率不同,声强一般选在1—2w/cm2左右。
4、与清洗液有关:一般来说,清洗液的粘度越低含气量越高,清洗效果越好。
5、与清洗液的深度及被清洗物的位置有关。
(三)超声波清洗在各种领域的应用
    由于超声波清洗本身具有其它物理清洗或化学清洗无可比拟的优越性,因此广泛应用于服务业、电子业、医药业、实验室、机械业、硬质合金业、化学工业等诸多领域,下面就个别行业作简单介绍。
1、在服务业中的应用。
   日常生产中,眼镜、首饰都可以用超声波进行清洗,速度快,无损伤,大型的宾馆、饭店用它清洗餐具,不仅清洗效果好,还具有杀灭病毒的作用。
2、超声波在微粉业的应用
  众所周知,要得不同大小的颗粒,是把破碎料放在球磨机内研磨后,经过不同规格筛子层层筛分而得的。筛子长时间使用后,筛孔会被堵塞(如金刚石筛),用其它方法刷洗会破坏筛子,且效果不理想,经过众多厂家的试验后,用超声波清洗,不仅不损坏筛子,而且筛子上面的堵塞颗粒完全被回收。
3、超声波在制药工业的应用
    超声波清洗技术经过众多制药企业的应用而得到广泛使用,特别是对西林瓶、口服液瓶、安瓶、大输液瓶的清洗以及对丁基胶塞、天然胶塞的清洗方面,已经得到首肯。对于瓶类的清洗,是用超声波清洗技术代替原有的毛刷机,它经过翻转注水、超声清洗、内外冲洗、空气吹干、翻转等流程而实现的。
4、超声对滤芯的清洗
    我们知道,无论何种材质的过滤器或无论何种用途的过滤器,使用一段时间后,都会由于杂质而造成通透性降低而报废,普通滤芯价格较低还可以,但对于化纤行业,一只进口滤芯,价格近万元,弃之实在可惜,我们同其它科研单位合作研制的超声波滤芯清洗机,采用聚能型超声波清洗机,它可把1KW以上的能量集中在200×20mm2 的辐射面上,超声强度大,能够快速将堵塞物去除,同时设备采用反过滤装置,只要您提供波芯,我们就可为您提供整套清洗装置。(该设备洗一根滤芯的时间为10—15分钟)。适用于PP绵滤芯、活性炭滤芯、中空纤维滤芯陶瓷膜滤芯。

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