硬件型号:Risym HC-SR04


系统版本:传感器系统

 

超声用于实际,主要有如下几方面:

1、检验

超声波的波长比一般声波要短,具有较好的各向异性,而且能透过不透明物质,这一特性已被用于超声波探伤和超声成像技术。超声成像是利用超声波呈现不透明物内部形象的技术。把从换能器发出的超声波经声透镜聚焦在不透明试样上,从试样透出的超声波携带了被照部位的信息(如对机械波的反射、吸收和散射的能力),经声透镜汇聚在压电接收器上,所得电信号输入放大器,利用扫描系统可把不透明试样的形象显示在荧光屏上。上述装置称为超声显微镜。超声成像技术已在医疗检查方面获得普遍应用,在微电子器件制造业中用来对大规模集成电路进行检查,在材料科学中用来显示合金中不同组分的区域和晶粒间界等。声全息术是利用超声波的干涉原理记录和重现不透明物的立体图像的声成像技术,其原理与光波的全息术基本相同,只是记录手段不同而已。用同一短波信号源激励两个放置在液体中的换能器,它们分别发射两束相干的超声波:一束透过被研究的物体后成为物波,另一束作为参考波。物波和参考波在液面上相干叠加形成声全息图,用激光束照射声全息图,利用激光在声全息图上反射时产生的衍射效应而获得物的重现像,通常用摄像机和电视机作实时观察。

2、处理

利用超声的机械作用、空化作用,可进行超声焊接、钻孔、固体的粉碎、乳化 、脱气、除油、去锅垢、清洗、灭菌等,在工矿业、农业、医疗等各个部门获得了应用。

3、清洗

清洗的超声波应用原理是由超声波发生器发出的短波信号,通过换能器转换成短波机械波而传播到介质, 清洗溶剂中超声波在清洗液中疏密相间的向前辐射,使液体流动而产生数以万计的微小气泡,存在于液体中的微小气泡(空化核),当声强达到一定值时,气泡迅速增长,然后突然闭合,在气泡闭合时产生冲击波,在其周围产生上千个大气压力,破坏不溶性污物而使它们分散于清洗液中,当团体粒子被油污裹着而粘附在清洗件表面时,油被乳化,固体粒子即脱离,从而达到清洗件表面净化的目的。

4、加湿器

在中国北方干燥的冬季,如果把超声波通入水罐中,机械波会使罐中的水破碎成许多小雾滴,再用小风扇把雾滴吹入室内,就可以增加室内空气湿度,这就是超声波加湿器的原理。如咽喉炎、气管炎等疾病,很难利用血流使药物到达患病的部位,利用加湿器的原理,把药液雾化,让病人吸入,能够提高疗效。在大功率情况下,利用超声波巨大的能量还可以使人体内的结石在机械波的作用下而破碎,从而减缓病痛,达到治愈的目的。超声波在医学方面,可以对物品进行杀菌消毒。

5、基础研究

超声波作用于介质后,在介质中产生声弛豫过程,声弛豫过程伴随着能量在分子各自电度间的输运过程,并在宏观上表现出对机械波的吸收。通过物质对超声的吸收规律可探索物质的特性和结构,这方面的研究构成了分子声学这一声学分支。普通声波的波长远大于固体中的原子间距,在此条件下固体可当作连续介质。但对波长在300pm以下的特超声波 ,波长可与固体中的原子间距相比拟,此时必须把固体当作是具有空间周期性的点阵结构。点阵的能量是量子化的 ,称为声子(见固体物理学)。特超声对固体的作用可归结为特超声与声子、电子、光子和各种准粒子的相互作用。对固体中特超声的产生、检测和传播规律的研究,以及量子液体——液态氦中声现象的研究构成了近代声学的新领域。

研究超声波的产生、传播 、接收,以及各种超声效应和应用的声学分支叫超声学,对应于次声学。产生超声波的装置有机械型超声发生器、利用电磁感应和电磁作用原理制成的电动超声发生器、以及利用压电晶体的电致伸缩效应和铁磁物质的磁致伸缩效应制成的电声换能器等。

6、除油

将黏附有油污的制件放在除油液中,并使除油过程处于一定波长的超声波场作用下的除油过程,称为超声波除油。引入超声波可以强化除油过程、缩短除油时间、提高除油质量、降低药品的消耗量。尤其对复杂外形零件、小型精密零件、表面有难除污物的零件及绝缘材料制成的零件有显著的除油效果,可以省去费时的手工劳动,防止零件的损伤。
超声波除油的效果与零件的形状、尺寸、表面油污性质、溶液成分、零件的放置位置等有关,因此,最佳的超声波除油工艺要通过试验确定。超声波除油所用的波长一般为1.1cm左右。零件小时,采用短一些的波长;零件大时,采用较长的波长。超声波波长短,几乎只能直线传播,而难以衍射,所以难以达到被遮蔽的部分,因此应该使零件在除油槽内旋转或翻动,以使其表面上各个部位都能得到超声波的辐射,受到较好的除油效果。另外超声波除油溶液的浓度和温度要比相应的除油低,以免影响超声波的传播,也可减少金属材料表面的腐蚀。

7、医学检查

医学超声波检查的工作原理是将超声波发射到人体内,当它在体内遇到界面时会发生反射及折射,并且在人体组织中可能被吸收而衰减。因为人体各种组织的形态与结构是不相同的,因此其反射与折射以及吸收超声波的程度也就不同,医生们正是通过仪器所反映出的波型、曲线,或影象的特征来辨别它们。此外再结合解剖学知识、正常与病理的改变,便可诊断所检查的器官是否有病。

医生们应用的超声诊断方法有不同的形式,可分为A型、B型、M型及D型四大类。

A型:是以波形来显示组织特征的方法,主要用于测量器官的径线,以判定其大小。可用来鉴别病变组织的一些物理特性,如实质性、液体或是气体是否存在等。

B型:用平面图形的形式来显示被探查组织的具体情况。检查时,首先将人体界面的反射信号转变为强弱不同的光点,这些光点可通过荧光屏显现出来,这种方法直观性好,重复性强,可供前后对比,所以用于妇产科、泌尿、消化及心血管等系统疾病的诊断。

M型:是用于观察活动界面时间变化的一种方法。最适用于检查心脏的活动情况,其曲线的动态改变称为超声心动图,可以用来观察心脏各层结构的位置、活动状态、结构的状况等,多用于辅助心脏及大血管疾病的诊断。

D型:是专门用来检测血液流动和器官活动的一种超声诊断方法,又称为多普勒超声诊断法。可确定血管是否通畅、管腔是否狭窄、闭塞以及病变部位。新一代的D型超声波还能定量地测定管腔内血液的流量。近几年来科学家又发展了彩色编码多普勒系统,可在超声心动图解剖标志的指示下,以不同颜色显示血流的方向,色泽的深浅代表血流的流速。还有立体超声显象、超声CT、超声内窥镜等超声技术不断涌现出来,并且还可以与其他检查仪器结合使用,使疾病的诊断准确率大大提高。超声波技术正在医学界发挥着巨大的作用,随着科学的进步,它将更加完善,将更好地造福于人类。

8、工业自动化控制

利用机械波反射、衍射、多普勒效应,制造超声波物位计超声波液位计超声波流量计等。

9、制药

1.注射用医药物质的分散——将磷脂类与胆固醇混合用适当方法与药物混合在水溶液中,经超声分散,可以得到更小粒子(0.1μm左右)供静脉注射。

2.草药提取——利用超声分散破坏植物组织,加速溶剂穿透组织作用,提高中草药有效成分提取率。如金鸡纳树皮中全部生物碱用一般方法侵出需5小时以上,采用超声分散只要半小时即可完成。

3.制备混悬剂——在超声空化和强烈搅拌下,将一种固体药物分散在含有表面活性剂的水溶液中,可以形成1μm左右口服或静脉注射混悬剂。例“静注喜树碱混悬剂”“肝脏造影剂”、“硫酸钡混悬剂”。

4.制备疫苗——将细胞或病毒借助于超声分散将其杀死以后,再用适当方法制成疫苗。
超声波对化妆品的分散

为了更进一步提取药物精华和粒子微细化,并节约生产成本,达到分散、乳化效果,使化妆品更深入渗透到肌肤里层,让肌肤很好的吸收,发挥药物的效力和作用,采用超声波乳化可达到非常理想的效果。采用超声分散,则不需要使用乳化剂,就能使蜡及石蜡乳化、化妆水等油的微粒子分散。石腊在水中分散的粒子直径可达1μm以下。

10、超声波对酒的醇化—催陈技术

一瓶美酒一般都酒味醇厚,绵软柔和、芳香浓郁,人们常用陈年老酒来形容酒的珍贵,一瓶上世纪的陈酒,标价几万元,其价格的含义在于时间的存放上。酒的主要控制因素是化学变化即酸的形成,并进一步酯化,酯参与乙醇和水的缔合。刚出厂的酒含有戊醇,有辛辣味,这种气味要经过很长时间才能化解,这个缓慢变化称酒的醇化。用功率1.6KW,波长1.56cm~1.96cm的超声波处理5min~10min,可使酒的老熟时间缩短1/3到1/2。

超声波的应用有哪些

(图片来源于互联网)