【高斯摩分享】什么是超声波？

超声波（Ultrasonic Wave） 是指频率高于人类听觉范围（>20 kHz）的声波，属于机械振动波，需通过介质（如固体、液体、气体）传播。以下是其核心要点：

1. 基本特性

• 频率范围：

• 人类可听声波：20 Hz ~ 20 kHz

• 超声波：20 kHz ~ 10 MHz（工业常用 20 kHz~1 MHz）

• 更高频段（>1 GHz）称为 特超声（Hypersound）。

• 传播特性：

• 方向性强：高频波束不易扩散，适合精准探测（如超声波成像）。

• 穿透能力：在固体、液体中传播距离远，气体中衰减快。

• 反射与折射：遇到不同介质界面会反射（如B超成像原理）。

2. 产生方式

超声波通常由 压电换能器（Piezoelectric Transducer） 产生：

• 压电效应：对石英、陶瓷（如PZT）等材料施加电压，使其振动产生超声波。

• 逆压电效应：接收超声波时，振动转化为电信号（用于探测）。

3. 主要应用领域

(1) 工业领域

• 无损检测（NDT）：检测金属裂纹、焊接缺陷（如超声波探伤仪）。

• 清洗：利用空化效应（Cavitation）去除精密零件污渍（频率 20~40 kHz）。

• 焊接：塑料/金属的超声波焊接（如手机外壳封装）。

(2) 医疗领域

• 超声成像（B超、彩超）：通过反射波生成体内器官图像（2~18 MHz）。

• 治疗：碎石（冲击波）、物理治疗（促进组织修复）。

(3) 其他应用

• 测距与传感：超声波雷达（如汽车倒车雷达、无人机避障）。

• 生物学：声呐（蝙蝠、海豚导航）、驱虫设备（>25 kHz）。

4. 超声波 vs 普通声波

5. 安全注意事项

• 高强度超声波可能对细胞或组织造成损伤（如工业设备需防护）。

• 医疗诊断用的低功率超声波通常无害。