超声波的发展与应用【文献综述】

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1、毕业论文文献综述电子信息工程超声波的发展与应用摘要：本文主要介绍了超声波的定义,发展,特点和应用领域。由于超声波在传播时方向性好，能量易于集中，能在各种不同媒质中传播，且可传播足够远的距离，它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。因此超声波技术得到了快速的发展，同时被广泛的应用于超声处理，基础研究，超声检验。由于超声波所具有的特点，它在医学、军事、工业、农业等领域都得到了很好的应用。关键词：超声波；超声波技术；超声处理；超声检测1．引言声波它是物体机械振动状态（或能量）的传播形式。所谓振动是指物质的质点在其平衡位置附近所进行的往返运动形式。比如，敲击鼓

2、面后，它就上下振动，这种振动状态通过空气媒质向各个方向传播，这就是声波。超声波是指振动频率大于20000Hz的,其每秒的振动次数（频率）甚高，超出了人耳听觉的上限（20000Hz），人们将这种听不见的声波叫做超声波。超声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模式，通常以纵波的方式在弹性介质内传播，是一种能量的传播形式，其不同点是超声波频率高，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，它是声波大家族中的一员。[6][8]我们人类直到第一次世界大战才学会利用超声波，那时候只是利用“声纳”的原理来探测水中目标及其状态，如潜艇的位置等。但从超声波的第一

3、次运用到现在，在这短短的几十年的时间里超声波技术得到了飞跃式的发展，不管是在农业，工业，军事还是在医学领域都得到了应用，并且不断的革新，使超声波的应用越来越广泛。2．超声波的定义与发展2.1超声波的定义超声波是指振动频率大于20000Hz的,其每秒的振动次数（频率）甚高，超出了人耳听觉的上限（20000Hz），这种听不见的声波就叫做超声波。它也是声波大家族中的一员。超声波的两个主要参数：频率：F≥20K/Hz；功率密度：p=发射功率(W)/发射面积(cm2);通常p≥0.3w/cm2。2.2超声波的发展根据超声波的发展进程不同，超声波的发展可分为国外发展和国内发展：2.2

4、．1国际方面自19世纪末到20世纪初，在物理学上发现了压电效应与反压电效应之后，人们解决了利用电子学技术产生超声波的方法，从此就迅速的揭开了发展与推广超声技术的历史篇章。1922年，在德国出现了首例超声波治疗的发明专利。1939年发表了有关超声波治疗取得临床效果的文献报道。超声波首次在医学上得到了应用。40年代末期超声治疗在欧美兴起，直到1949年召开的第一次国际医学超声波学术会议上，才有了超声治疗方面的论文交流，为超声治疗学的发展奠定了基础。1956年第二届国际超声医学学术会议上已有许多论文发表，超声治疗进入了实用成熟阶段。2.2．2国内方面国内在超声治疗领域起步稍晚，

5、于20世纪50年代初只有少数医院才开展超声治疗工作，从1950年首先在北京开始用800KHz频率的超声治疗机治疗多种疾病，至50年代开始逐步推广，并有了国产仪器。公开的文献报道始见于1957年。到了70年代有了各型国产超声治疗仪，超声疗法普及到全国各大型医院。40多年来，全国各大医院已积累了相当数量的资料和丰富的临床经验。特别是20世纪80年代初出现的超声体外机械波碎石术和超声外科，是结石症治疗史上的一次重大突破。如今已在国际范围内推广应用。高强度聚焦超声无创外科，已使超声治疗在当代医疗技术中占据重要位置。而在21世纪(HIFU)超声聚焦外科已被誉为是21世纪治疗肿瘤的最

6、新技术。[10]3.超声波的特性由于频率f与波长入成反比，超声波具有其特殊性，近似于光的某些特征。如束射性，由一种媒质进入另外一种媒质会发生折射、反射等，同时也有很强的被吸收性与衰减性．带有很强的能量。以下介绍超声波的几个主要特性：3.1超声波的束射性人耳可感受的声音是无指向性的球面波，即以声源为中心呈球面向四周扩散，周围均能听到声音。超声波频率很高，方向性(即束射性)较强。当超声波发生体——压电晶体的直径尺寸远大于超声波波长时，则晶体所产生的超声波就类似于光的特性。压电晶体片直径愈大或频率越高，即波长入愈短，则近场区的长度愈长，此超声波场的束射性就愈好。3.2超声波的透

7、射、反射、折射与聚集在一个黑暗的环境中将一束光线入射到一个盛满水的透明玻璃杯里。我们将十分清楚地看到光线在水面上产生的透射、反射与折射现象。由于频率较高，超声波在定向传播时，在两种不同媒质的分界面上．会出现类似于光线的透射、反射和折射现象。超声波的聚集现象和光线的聚集现象是一样的。利用超声波聚集装置可以将超声波束会聚到一点．从而将超声波的声强提高几倍甚至几千倍．利用这样巨大的声强可以用来超声波切割、超声波钻孔、超声波打磨等等。3.3超声波的吸收与衰减声波在各种媒质中传播时。由于媒质要吸收掉它的一部分能量，因此随着传播路程的增加