超聲波的發(fā)展與應(yīng)用【文獻(xiàn)綜述】

《超聲波的發(fā)展與應(yīng)用【文獻(xiàn)綜述】》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、畢業(yè)論文文獻(xiàn)綜述電子信息工程超聲波的發(fā)展與應(yīng)用摘要：本文主要介紹了超聲波的定義,發(fā)展,特點和應(yīng)用領(lǐng)域。由于超聲波在傳播時方向性好，能量易于集中，能在各種不同媒質(zhì)中傳播，且可傳播足夠遠(yuǎn)的距離，它與傳聲媒質(zhì)的相互作用適中，易于攜帶有關(guān)傳聲媒質(zhì)狀態(tài)的信息。因此超聲波技術(shù)得到了快速的發(fā)展，同時被廣泛的應(yīng)用于超聲處理，基礎(chǔ)研究，超聲檢驗。由于超聲波所具有的特點，它在醫(yī)學(xué)、軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域都得到了很好的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：超聲波；超聲波技術(shù)；超聲處理；超聲檢測1．引言聲波它是物體機械振動狀態(tài)（或能量）的傳播形式。所謂振動是指物質(zhì)的質(zhì)點在其平衡位置附近所進(jìn)行的往返運動形式。比如，敲擊鼓

2、面后，它就上下振動，這種振動狀態(tài)通過空氣媒質(zhì)向各個方向傳播，這就是聲波。超聲波是指振動頻率大于20000Hz的,其每秒的振動次數(shù)（頻率）甚高，超出了人耳聽覺的上限（20000Hz），人們將這種聽不見的聲波叫做超聲波。超聲和可聞聲本質(zhì)上是一致的，它們的共同點都是一種機械振動模式，通常以縱波的方式在彈性介質(zhì)內(nèi)傳播，是一種能量的傳播形式，其不同點是超聲波頻率高，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，它是聲波大家族中的一員。[6][8]我們?nèi)祟愔钡降谝淮问澜绱髴?zhàn)才學(xué)會利用超聲波，那時候只是利用“聲納”的原理來探測水中目標(biāo)及其狀態(tài)，如潛艇的位置等。但從超聲波的第一

3、次運用到現(xiàn)在，在這短短的幾十年的時間里超聲波技術(shù)得到了飛躍式的發(fā)展，不管是在農(nóng)業(yè)，工業(yè)，軍事還是在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域都得到了應(yīng)用，并且不斷的革新，使超聲波的應(yīng)用越來越廣泛。2．超聲波的定義與發(fā)展2.1超聲波的定義超聲波是指振動頻率大于20000Hz的,其每秒的振動次數(shù)（頻率）甚高，超出了人耳聽覺的上限（20000Hz），這種聽不見的聲波就叫做超聲波。它也是聲波大家族中的一員。超聲波的兩個主要參數(shù)：頻率：F≥20K/Hz；功率密度：p=發(fā)射功率(W)/發(fā)射面積(cm2);通常p≥0.3w/cm2。2.2超聲波的發(fā)展根據(jù)超聲波的發(fā)展進(jìn)程不同，超聲波的發(fā)展可分為國外發(fā)展和國內(nèi)發(fā)展：2.2

4、．1國際方面自19世紀(jì)末到20世紀(jì)初，在物理學(xué)上發(fā)現(xiàn)了壓電效應(yīng)與反壓電效應(yīng)之后，人們解決了利用電子學(xué)技術(shù)產(chǎn)生超聲波的方法，從此就迅速的揭開了發(fā)展與推廣超聲技術(shù)的歷史篇章。1922年，在德國出現(xiàn)了首例超聲波治療的發(fā)明專利。1939年發(fā)表了有關(guān)超聲波治療取得臨床效果的文獻(xiàn)報道。超聲波首次在醫(yī)學(xué)上得到了應(yīng)用。40年代末期超聲治療在歐美興起，直到1949年召開的第一次國際醫(yī)學(xué)超聲波學(xué)術(shù)會議上，才有了超聲治療方面的論文交流，為超聲治療學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。1956年第二屆國際超聲醫(yī)學(xué)學(xué)術(shù)會議上已有許多論文發(fā)表，超聲治療進(jìn)入了實用成熟階段。2.2．2國內(nèi)方面國內(nèi)在超聲治療領(lǐng)域起步稍晚，

5、于20世紀(jì)50年代初只有少數(shù)醫(yī)院才開展超聲治療工作，從1950年首先在北京開始用800KHz頻率的超聲治療機治療多種疾病，至50年代開始逐步推廣，并有了國產(chǎn)儀器。公開的文獻(xiàn)報道始見于1957年。到了70年代有了各型國產(chǎn)超聲治療儀，超聲療法普及到全國各大型醫(yī)院。40多年來，全國各大醫(yī)院已積累了相當(dāng)數(shù)量的資料和豐富的臨床經(jīng)驗。特別是20世紀(jì)80年代初出現(xiàn)的超聲體外機械波碎石術(shù)和超聲外科，是結(jié)石癥治療史上的一次重大突破。如今已在國際范圍內(nèi)推廣應(yīng)用。高強度聚焦超聲無創(chuàng)外科，已使超聲治療在當(dāng)代醫(yī)療技術(shù)中占據(jù)重要位置。而在21世紀(jì)(HIFU)超聲聚焦外科已被譽為是21世紀(jì)治療腫瘤的最

6、新技術(shù)。[10]3.超聲波的特性由于頻率f與波長入成反比，超聲波具有其特殊性，近似于光的某些特征。如束射性，由一種媒質(zhì)進(jìn)入另外一種媒質(zhì)會發(fā)生折射、反射等，同時也有很強的被吸收性與衰減性．帶有很強的能量。以下介紹超聲波的幾個主要特性：3.1超聲波的束射性人耳可感受的聲音是無指向性的球面波，即以聲源為中心呈球面向四周擴散，周圍均能聽到聲音。超聲波頻率很高，方向性(即束射性)較強。當(dāng)超聲波發(fā)生體——壓電晶體的直徑尺寸遠(yuǎn)大于超聲波波長時，則晶體所產(chǎn)生的超聲波就類似于光的特性。壓電晶體片直徑愈大或頻率越高，即波長入愈短，則近場區(qū)的長度愈長，此超聲波場的束射性就愈好。3.2超聲波的透

7、射、反射、折射與聚集在一個黑暗的環(huán)境中將一束光線入射到一個盛滿水的透明玻璃杯里。我們將十分清楚地看到光線在水面上產(chǎn)生的透射、反射與折射現(xiàn)象。由于頻率較高，超聲波在定向傳播時，在兩種不同媒質(zhì)的分界面上．會出現(xiàn)類似于光線的透射、反射和折射現(xiàn)象。超聲波的聚集現(xiàn)象和光線的聚集現(xiàn)象是一樣的。利用超聲波聚集裝置可以將超聲波束會聚到一點．從而將超聲波的聲強提高幾倍甚至幾千倍．利用這樣巨大的聲強可以用來超聲波切割、超聲波鉆孔、超聲波打磨等等。3.3超聲波的吸收與衰減聲波在各種媒質(zhì)中傳播時。由于媒質(zhì)要吸收掉它的一部分能量，因此隨著傳播路程的增加