聲波是物體機(jī)械振動狀態(tài)(或能量)的傳播形式。超聲波是指振動頻率大于20000Hz以上的,其每秒的振動次數(shù)(頻率)甚高,超出了人耳聽覺的一般上限(20000Hz),人們將這種聽不見的聲波叫做超聲波。由于其頻率高,因而具有許多特點(diǎn):首先是能量集中,其波長比一般聲波短得多,因而可以用來切削、焊接、鉆孔等。再者由于它頻率高,波長短,衍射不嚴(yán)重,具有良好的定向性,工業(yè)與醫(yī)學(xué)上常用超聲波進(jìn)行超聲探測。 超聲和可聞聲本質(zhì)上是一致的,它們的共同點(diǎn)都是一種機(jī)械振動模式,通常以縱波的方式在彈性介質(zhì)內(nèi)會傳播,是一種能量的傳播形式,其不同點(diǎn)是超聲波頻率高,波長短,在一定距離內(nèi)沿直線傳播具有良好的束射性和方向性,1MHz=10^6Hz,即每秒振動100萬次,可聞聲的頻率在20~20000Hz之間。
超聲波在媒質(zhì)中的反射、折射、衍射、散射等傳播規(guī)律,與可聽聲波的規(guī)律沒有本質(zhì)上的區(qū)別。但是超聲波的波長很短,只有幾厘米,甚至千分之幾毫米。與可聽聲波比較,超聲波具有許多奇異特性:傳播特性──超聲波的波長很短,通常的障礙物的尺寸要比超聲波的波長大好多倍,因此超聲波的衍射本領(lǐng)很差,它在均勻介質(zhì)中能夠定向直線傳播,超聲波的波長越短,該特性就越顯著。功率特性──當(dāng)聲音在空氣中傳播時,推動空氣中的微粒往復(fù)振動而對微粒做功。
聲波功率就是表示聲波做功快慢的物理量。在相同強(qiáng)度下,聲波的頻率越高,它所具有的功率就越大。由于超聲波頻率很高,所以超聲波與一般聲波相比,它的功率是非常大的??栈饔茅ぉぎ?dāng)超聲波在介質(zhì)的傳播過程中,存在一個正負(fù)壓強(qiáng)的交變周期,在正壓相位時,超聲波對介質(zhì)分子擠壓,改變介質(zhì)原來的密度,使其增大;在負(fù)壓相位時,使介質(zhì)分子稀疏,進(jìn)一步離散,介質(zhì)的密度減小,當(dāng)用足夠大振幅的超聲波作用于液體介質(zhì)時,介質(zhì)分子間的平均距離會超過使液體介質(zhì)保持不變的臨界分子距離,液體介質(zhì)就會發(fā)生斷裂,形成微泡。這些小空洞迅速脹大和閉合,會使液體微粒之間發(fā)生猛烈的撞擊作用,從而產(chǎn)生幾千到上萬個大氣壓的壓強(qiáng)。