“超声技术——功率超声及其应用”评介

功率超声是利用超声振动形式的能量使物质的一些物理、化学和生物特性或状态发生改变,或使这种改变的过程加速的一门科学技术。与检测超声不同,功率超声是利用超声能量来对物质进行处理、加工,最常用的频率范围,是从几千赫到几十千赫,功率范围由几瓦到几万瓦。声能对物质的作用机制是功率超声较为独特的问题,也是一个比较复杂的问题,为此必须了解和究各种应用中的作用机理。     

功率超声与清洗技术

 超声波是物理学的一个分支,它是指频率在２０ｋＨｚ以上的声波．由于它具有良好的束射性、很高的强度和很强的穿透能力等特点,所以应用十分广泛．超声波的应用可以分为两大类：一类是检测超声;另一类是功率超声．检测超声是利用超声波的性质来对物质进行各种检验和测量,如Ｂ超、流量和液位测量等;而功率超声则是利用超声波振动形式的能量使物质的一些物理、化学和生物性质或状态发生改变。利用超声波进行清洗,是功率超声一种最广泛的应用,它起始于五十年代初,其特点是清洗速度快、质量高、易于实现自动化．特别适用于清洗表面形状复杂的工件,如对于精密工件上空穴、狭缝、凹槽、微孔及暗洞处,通常的洗刷方法难以奏效.     

超声波与化学

 超声波指的是频率高于2×1O⁴Hz的声波,可分为两大类,一类是利用它的能量来改变材料的某些状态,称为功率超声;另一类是利用它来采集信息,特别是材料内部的信息.     

超声清洗的国内概况

超声技术的发展是从第二次世界大战后开始的,功率超声(首先是超声清洗和去污)是五十年代后寸发展起来的,以后逐渐应用于其它方面,如超声焊接、处理、加工……等等.所谓超声,其下限频率是不严格的,国内一般是从16千赫开始,至于上限则随技术的发展而不断提高,现在已能产生核赫级的超声波了.不过超声清洗及其在液体中的处理,一般不超过50千赫,其功率密度通常在每平方厘米零点几瓦到几十瓦之间. 近几年来国内科学技术的发展,特别是电子技术的进展,推动了超声技术的发展和应用,使超声清洗在工业、农业、医疗卫生、国防及科研等各个领域得到广泛采用,并逐渐向纵的方面发展,如超声乳化、分散、凝聚、破坏边界、除气脱泡、灭菌消毒等.由于涉及的面很广,而了解掌握的情况不多,故仅就近年来国内的情况,作一简单介绍.     

可控硅和动态电偏置激光晶体调Q

一、引 言 在激光的许多应用方面,要求有短脉冲、高功率的激光输出.最简单的脉冲激光器的输出是由一系列无规则的尖峰组成,各尖峰的宽度为微秒量级,每个脉冲的持续时间为毫微秒量级.因此峰值功率水平较低,一般中小型固体激光器输出功率为几百瓦至几十千瓦的数量级.调Q的作用就在于通过改变激光谐振腔的损耗,使激光工作物质在开始吸收泵浦能量时有高损耗,达不到振荡阈值,而在亚稳态积累足够高的粒子密度时,使腔的Q值突然增加,大大超过阈值,贮存的能量在几至几十毫微秒的时间内一次转为光能输出,此时峰值功率可达几兆瓦至几千兆瓦. 晶体Q开…     

超声波易被空气“吸收”吗?

全国中等卫生学校《物理学》教材在超声波一节中,讲到“作超声诊断前,必须在被检查部位上涂上液体石蜡油,其原因是超声波易被空气吸收”．而蝙蝠恰恰是通过向空间发射超声波来获得反射超声信息的．这就提出了一个问题：超声波究竟是不是易被空气吸收？超声波和声波一样在传播到不同物质的分界面时发生反射和折射．而反射超声能量的大小与两种介质的声阻抗有关．设超声波垂直从介质１入射到介质２,入射声强为Ｉｉ,反射声强Ｉｒ,折射声强为Ｉｔ,介质１声阻抗为Ｚ１,介质２声阻抗为Ｚ２,则声强的反射因数ａＩｒ＝ＩｒＩｉ＝（Ｚ２－Ｚ…     

《超声提取及其应用》简介

功率超声在工业、农业、军事、医疗、环保、美容等各方面的应用日益广泛，相关著作也多有出版；然而，作为功率超声的一个新的应用领域利用超声波的能量，加速或加强从植物、动物、矿物等物质中提取特定成分过程的超声提取技术，国内尚无专著问世。     

我国功率超声的现状及其发展

这里所说的功率超声,主要是指利用较大的超声能量进行清洗、加工、处理,以及超声治疗和外科手术等,所使用的频率一般在10kHz—60kHz(有的达MHz以上),声强度从零点几瓦/cm~2到几百瓦/cm~2(一些特殊应用还要高). 我国从事功率超声的研究,已有近三十年的历史.五十年代后期,除研制出供科研用的较大型的超声设备之外,一般的功率超声设备已供应市场.目前,功率超声已渗透到国防和国民经济的许多重要领域.诸如:机械、电子、半导体、冶金、化工、能源、医药、农业、原子能以及纺织、印染和工艺美术等行业.一支功率超声的科研队伍已逐步成长起来,为国家解决了一批生产技术中的难题.特别是近几年为国家做出了显著的成绩,已有几十项成果受到省市级部门的奖励,有的还受到中央部门和国家级的奖励.设备的生产能力已达到一定的规模,每年可为市场提供约四千台设备,年产值约三千多万元.不仅通用设备已逐渐系列化,而且一些专用设备和半自动化与自动化的设备也已陆续投入市场. 国际学术交流,也陆续开展起来.近几年来已提供近十篇文章参加了国际性的学术交流,有的受到国外同行的重视和好评.我国功率超声的研究已跻身于国际行列. 下面想从功率超声的基础研究,设备的研制和生产,功率超声的应用和对国民经济建设的作用三方面,阐?     

超声多普勒诊断的原理分析

多普勒效应是波在介质中传播时发生的一种物理现象，当波源和观察者相对介质运动时，观察者接收到波的频率和波源发射波的频率是不同的．医学研究和临床诊断中使用的超声血流测量仪、超声心脏测量仪、超声胎心检查仪等设备，就是利用超声波的多普勒效应来检测相应的量．下面我们从物理的角度对超声多普勒仪器的诊断原理进行分析．     

增强颗粒散射中缺陷回波信号的相关加权分离谱方法

粗晶材料的超声无损检测受背散射的影响,使得其信噪比很低,且这里的噪声是与发射超声波相干的噪声,不能用简单的时间平均来消除。分离谱技术已被证明是一种抑制背散射信号、提高信噪比的良好方法,许多人为此发展了各种理论作为分离谱的后处理算法。本文介绍了一种增强超声回波信号的相关加权前处理算法。这里,取自粗晶材料标准缺陷的窄脉冲超声回波被定义为标准子波,利用子波与超声检测信号的互相关作为权系数对检测信号进行加权,此技术与分离谱处理结合起来能使提高信噪比的性能更优。实验结果显示了本文所述方法可改善诸如奥氏体不锈钢一类粗晶材料超声检测的信噪比     

超声医学

超声波既是一种波动又是一种能量形式．利用这些性质发展了超声诊断和超声医疗．超声诊断和超声医疗以及超声在医学中的其他应用构成了内容极为新颖、丰富的超声医学．     

超声波清洗技术及应用

 超声波是频率在人耳听觉范围上限(16kHz～20kHz)以上的声波,超声波因其频率高、方向性强、穿透本领大,尤其是在液体中能产生空化现象等特点,已被广泛应用到许多领域。超声波应用技术甚多,主要分为检测超声、医学超声、声表面波、功率超声及高频超声等,超声波清洗技术(以下简称“超声清洗”)是功率超声应用最广泛的一种。超声清洗有时被称“无刷清洗”,把工件放入超声清洗机中,无需任何刷、搓、滚动等清洗动作,污物“自动”从工件表面脱落,一会儿就干净如新,看起来非常神奇,那么,它究竟是怎样清洗的呢?     

一种高灵敏度的量热式激光能量计

激光研究和应用中,为满足波长从亚毫米波到紫外,能量从１０－８—１０３焦耳,功率从１０－６—１０１２瓦这样宽范围测量的要求,研究发展了各种各样的检测系统．这些检测系统就其物理机制来说,可分为光电效应和光热效应两类．由于热探测系统容易实现吸收全部入射辐射能量,对宽广的波长范围有平坦的响应,还可用比较简单的系统完成相当高精度的测量,因而迄今量热法仍是最主要和常用的测量方法．量热法主要缺点是?...     

超声空化现象影响因素的实验研究

超声空化在许多不同的学科和工业生产中有着广泛的应用。超声空化的应用与声场的分布及空化的机理密切相关,精准地反映空化场和空化机理是超声空化技术实际应用的关键。该文通过分析采集的声信号和金属箔膜空蚀法对空化区域随液位发生变化的现象进行研究,并利用Matlab对金属箔膜空蚀程度量化。实验发现,超声波会在液面与实验箱体底部形成驻波场。在某一液体温度下,随着液位高度的变化,超声空化现象的出现具有周期性。并且,在同一液位下,当超声功率改变时,空化区域强度分布情况随之改变。小功率时各空化区域空化强度分布均匀,当功率增大到一定时,会出现空化屏蔽现象。该研究为超声清洗设备的改良提供了借鉴,对进一步认识和利用超声空化效应具有重要意义。     

微波-超声波辅助提取枸杞中的多糖工艺

利用微波-超声波辅助提取枸杞中的多糖物质,采用正交试验法考察料液比、浸提温度、微波和超声波功率以及时间等对枸杞中多糖物质提取效率的影响,得到最佳提取工艺:料液比为1∶10(g/mL),微波提取温度为100℃,微波功率为300W,提取时间6min,超声处理时间20min,超声功率80W,温度为70℃.     

超声波光生物制氢反应器启动及产氢特性

实验研究了超声波光生物制氢反应器的启动工艺以及反应器的产氢特性,探讨了超声时间和超声功率对反应器产氢性能的影响。超声波光生物反应器的启动实验进行了96 h,此时反应器光合细菌生物量和反应液pH值趋于稳定,启动完成。在系统稳定运行后,随着超声时间、超声功率的增大,超声波光生物制氢反应器的产氢速率和产氢得率呈先增加后降低的趋势,然而葡萄糖去除率却随着超声时间的增加而增大。     

新实验技术在材料研究中的应用讲座 第二讲 背散射能谱分析简介

第二次世界大战后,核技术得到了飞速的发展井逐步应用到其它领域．背散射分析法便是一例．它的理论基础是本世纪初即已发现的卢瑟福弹性散射规律．而它能成为一种实用的分析方法,则是与小型离子加速器、固体核探测器、核电子仪器的发展以及核物理数据的大量积累有关．背散射分析是一种离子束分析方法,即利用离子束和物质的相互作用来对物质进行分析．它需要把离子束加速到约百万电子伏特的能量,因而不同于使用能量约一万电?...     

应用超声光栅测量变压器油中超声波速度

近几十年来,由于压电换能原件效率的提高和低噪声的集成元件放大器的应用,超声波传感器在变压器的在线监测及局部放电检测中得到广泛的应用．准确测量变压器油中超声波的传播速度,对变压器局部放电检测研究具有非常重要的意义．根据超声波在液体中传播时能够形成超声光栅的特点,介绍了一种应用分光计精确测量变压器油中超声波速度的方法．实验测得29．3℃时变压器油中超声波速度为1432m／s,与超声手册中标准值符合得很好,相对误差仅为0．5％．该方法有助于提高变压器在线监测及局部放电检测的精确度．     

双低频超声处理偶氮类染料模拟废水的研究

对用双低频超声波处理偶氮染料活性艳红X-3B模拟废水进行了实验研究。探讨了不同超声波之间的功率搭配和超声波探头之间的距离对处理效果的影响。实验表明双频超声降解效果优于单频超声，双频超声存在最佳功率搭配。在给定的实验范围内，两个超声波探头之间的最佳距离为1．5cm，US／Fenton处理污染物的效果（η值为94．90％）高于US与Fenton处理效果之和7．1个百分点。通过UV-Vis分析，观察到活性艳红X-3B处理60min后基本被矿化。     

电容式微超声波换能器的设计与电容值测试*

本文设计的微电容超声波换能器(CMUT)是由电容阵列组成的超声波传感器,主要是利用电容的改变来实现能量的转换。是基于硅硅键合技术的MEMS电容式超声传感器,制作的传感器误差小,并且工艺流程简单且能进行量产。在利用E4990A阻抗分析仪对传感器进行C—V测试分析而得出其电容的实际值与理论值的误差仅为1.6%。并且利用该仪器测试传感器电容在工作电压下随频率的变化,得出其在工作电压下,频率为400K的时候电容值为617.67PF,为对传感器进行理论计算提供了重要支撑,并且为后续转换电路的设计提供了数据支撑。