基本介紹
超音波,主要,傳播特點,功率特點,空化作用,檢測原理,優點,超聲清洗工藝,
超音波
1.超音波是指。
人耳朵能聽到的聲波頻率為20～20000Hz，當聲波的振動頻率大於20000Hz時，人耳無法聽到。超音波因其頻率下限大約等於人的聽覺上限而得名。因此，我們把頻率高於20000赫茲的聲波稱為“超音波”。
2.超音波是一種機械波，機械振動與波動是超音波探傷的物理基礎。
主要
超音波在，漁業上有很多的套用。可用於測距、測速、測障、清洗、焊接、碎石、殺菌消毒、檢查金屬產品的缺陷、焊接鋁金屬、洗衣服、在坡璃上鑽孔、以及尋找沉沒了的船隻...等.
傳播特點
超音波的波長相對來說比聲波要短，通常的障礙物都會比超音波的波長大很多，所以說超音波的衍射能力不是很強，在介質一定密度不變的情況下，超音波能夠沿著波的方向一致沿直線傳波，超音波的波長相對來說越短的話，直射能力就越好。
功率特點
當聲音在空氣中傳播時，推動空氣中的微粒往復振動而對微粒做功。聲波功率就是表示聲波做功快慢的物理量。在相同強度下，聲波的頻率越高，它所具有的功率就越大，所以說超音波跟聲波相比呢，超音波的功率比聲波要大很多的。
空化作用
超音波在液體中隨著液體的縫隙傳播開時，液體的分子受到超音波的能量的傳遞，而具有能量，分子相互作用而產生大量的氣泡，這些氣泡構成了空化的前提條件，能量聚集到一定的程度的時候氣泡破裂產生巨大的能量把整個液體破費，空化作用常常用於超音波清洗機、以及小型超音波清洗機的與原理套用。
檢測原理
超音波的波長比一般聲波要短，具有較好的方向性，而且能透過不透明物質，這一特性已被廣泛用於超音波探傷、測厚、測距、遙控和超聲成像技術。超聲成像是利用超音波呈現不透明物內部形象的技術 。把從換能器發出的超音波經聲透鏡聚焦在不透明試樣上，從試樣透出的超音波攜帶了被照部位的信息（如對聲波的反射、吸收和散射的能力），經聲透鏡匯聚在壓電接收器上，所得電信號輸入放大器，利用掃描系統可把不透明試樣的形象顯示在螢光屏上。上述裝置稱為超聲顯微鏡。超聲成像技術已在醫療檢查方面獲得普遍套用，在微電子器件製造業中用來對大規模積體電路進行檢查，在材料科學中用來顯示合金中不同組分的區域和晶粒間界等。聲全息術是利用超音波的干涉原理記錄和重現不透明物的立體圖像的聲成像技術，其原理與光波的全息術基本相同，只是記錄手段不同而已（見全息術）。用同一超聲信號源激勵兩個放置在液體中的換能器，它們分別發射兩束相干的超音波：一束透過被研究的物體後成為物波，另一束作為參考波。物波和參考波在液面上相干疊加形成聲全息圖，用雷射束照射聲全息圖，利用雷射在聲全息圖上反射時產生的衍射效應而獲得物的重現像，通常用攝像機和電視機作實時觀察。
超音波探傷儀
超音波探傷儀超音波洗淨的含義
超音波洗淨作用，是以超過人類聽覺聲頻以上的波動在液體中傳導.當音波在洗淨劑中傳播時,由於音波是一種縱波，縱波推動介質的作用會使液體中壓力變化而產生無數微小真空泡,稱之為“空穴效應”。當汽泡受壓爆破時，會產生強大的衝擊能，可將固著在物件死角內的污垢打散，並增強洗淨的洗淨效果，由於超音波頻率高波長短，穿透力強,因此對有隱蔽細縫或複雜結構的清洗物,可以達到驚人的洗淨效果
超音波清洗是基於空化作用，即在清洗液中無數氣泡快速形成並迅速內爆。由此產生的衝擊將浸沒在清洗液中的工件內外表面的污物剝落下來。隨著超聲頻率的提高，氣泡數量增加而爆破衝擊力減弱，因此，高頻超聲特別適用於小顆粒污垢的清洗而不破環其工件表面。空化泡的擴大以及爆裂（內爆）氣泡是在液體中施加高頻（超聲頻率）、高強度的聲波而產生的。因此，任何超聲清洗系統都必須具備三個基本元件：盛放清洗液的槽、將電能轉化為機械能的換能器以及產生高頻電信號的超音波發生器。
換能器和發生器
超音波和其它聲波一樣，是一系列的壓力點，即一種壓縮和膨脹交替的波（如下圖示）。如果聲能足夠強，液體在波的膨脹階段被推開，由此產生氣泡；而在波的壓縮階段，這些氣泡就在液體中瞬間爆裂或內爆，產生一種非常有效的衝擊力，特別適用於清洗。這個過程被稱做空化作用。聲波的壓縮和膨脹從理論上分析，爆裂的空化泡會產生超過10,000 psi的壓力和20,000 °F (11,000 °C) 的高溫，並在其爆裂的瞬間衝擊波會迅速向外輻射。單個空化泡所釋放的能量很小，但每秒鐘內有幾百萬的空化泡同時爆裂，累計起來的效果將是非常強烈的，產生的強大的衝擊力將工件表面的污物剝落，這就是所有超聲清洗的特點。 如果超聲能量足夠大，空化現象會在清洗液各處產生，所以超音波能夠有效清洗微小的裂縫和孔。空化作用也促進了化學反應並加速了表面膜的溶解。然而只有在某區域的液體壓力低於該氣泡內氣體壓力時才會在該區域產生空化現象，故由換能器產生的超音波振幅足夠大時才能滿足這一條件。產生空化所需的最小功率被稱做空化臨界點。不同的液體存在不同的空化臨界點，故超音波能量必須超過該臨界點才能達到清洗效果。也就是說，只有能量超過臨界點才能產生空化泡，以便進行超聲清洗。
頻率的重要性
當工作頻率很低（在人的聽覺範圍內）就會產生噪音。當頻率低於20kHz時，工作噪音不僅變得很大，而且可能超出職業安全與保健法或其他條例所規定的安全噪音的限度。在需要高功率去除污垢而不用考慮工件表面損傷的套用中，通常選擇從20kHz到30kHz範圍內的較低清洗頻率。該頻率範圍內的清洗頻率常常被用於清洗大型、重型零件或高密度材料的工件。潔康公司 提供20KHz的磁力換能器和25KHz的壓電換能器Cavitation Strength Relative to 40 kHz 高頻通常被用於清洗較小、較精密的零件，或清除微小顆粒。高頻還被用於被工件表面不允許損傷的套用。使用高頻可從幾個方面改善清洗性能。隨著頻率的增加，空化泡的數量呈線形增加，從而產生更多更密集的衝擊波使其能進入到更小的縫隙中。如果功率保持不變，空化泡變小，其釋放的能量相應減少，這樣有效地減小了對工件表面的損傷。高頻的另一個優勢在於減小了粘滯邊界層（泊努里效應），使得超音波能夠'發現'極細小的微粒。這種情況近似於小溪中水位降低時可以看清溪底的小石子。潔康公司提供了一系列中間頻率的產品，有40kHz、80kHz、120kHz和170kHz。清洗極微小的顆粒時，可選用頻率為350kHz的產品。潔康公司近來推出了用於此類場合的MicroCoustics系統，其頻率為400kHz。
優點
高精度由於超音波的能量能夠穿透細微的縫隙和小孔，故可以套用與任何零部件或裝配件的清洗。被清洗件為精密部件或裝配件時，超聲清洗往往成為能滿足其特殊技術要求的唯一的清洗方式；快速超聲清洗相對常規清洗方法在工件除塵除垢方面要快得多。裝配件無須拆卸即可清洗。超聲清洗可節省勞動力的優點往往使其成為最經濟的清洗方式；一致無論被清洗件是大是小，簡單還是複雜，單件還是批量或在自動流水線上，使用超聲清洗都可以獲得手工清洗無可比擬的均一的清潔度。
超聲清洗工藝
在購買清洗系統之前，應對被清洗件做如下套用分析：明確被洗件的材料構成、結構和數量； 分析並明確要清除的污物； 決定所要使用的清洗方法，判斷套用水性清洗液還是用溶劑，最終需做清洗實驗。 只有這樣，才能提供合適的清洗系統、設計合理的清洗工序以及清洗液。
化學藥劑的選擇
考慮到清洗液的物理特性對超聲清洗的影響，其中蒸汽壓、表面張力、黏度以及密度應為最顯著的影響因素。溫度能影響這些因素，所以它也會影響空化作用的效率。任何清洗系統必須使用清洗液。水性系統通常由敞口槽組成，工件浸沒其中。而複雜的系統會由多個槽組成，並配備循環過濾系統、沖淋槽、乾燥槽以及其它附屬檔案。對於使用溶劑的系統，多為超音波汽相除油脂清洗機，常配備廢液連續回收裝置。超音波汽相清除油脂過程是由溶劑蒸發槽和超聲浸洗槽組成的集成式多槽系統完成的。在熱的溶劑蒸汽和超聲激盪共同作用下，油、脂、蠟以及其他溶於溶劑的污垢就被除去。經過一系列清洗工序後下料的工件發熱、潔淨、乾燥。
選擇清洗液時，應考慮以下三個因素：
清洗效率：選擇最有效的清洗溶劑時，一定要作實驗。如在現有的清洗工藝中引入超聲，所使用的溶劑一般不必變更；
操作簡單：所使用的液體應安全無毒、操作簡單且使用壽命長；
成本：最廉價的清洗溶劑的使用成本並不一定最低。使用中必須考慮到溶劑的清洗效率、安全性、一定量的溶劑可清洗多少工件利用率最高等因素。當然，所選擇的清洗溶劑必須達到清洗效果，並應與所清洗的工件材料相容。水為最普通的清洗液，故使用水基溶液的系統操作簡便、使用成本低、套用廣泛。然而對於某些材料以及污垢等並不適用於水性溶液，那么還有許多溶劑可供選用。
清洗件處理
超聲清洗的另一個考慮因素是清洗件的上、下料或者說是放置清洗件的工裝的設計。清洗件在超聲清洗槽內時，無論清洗件還是清洗件籃都不得觸及槽底。清洗件總的橫截面積不應超過超聲槽橫截面積的70%。橡膠以及非剛化塑膠會吸收超音波能量，故將此類材料用於工裝時應謹慎。絕緣的清洗件也應引起特別注意。工裝籃設計不當，或所盛工件太重，縱使最好的超聲清洗系統的效率也會被大大降低。任何材料，如果網眼高於50目，對於超音波就表現出實體的性能，將超音波反射回去。當網眼大於1/4英寸時，對於超音波才表現出開放式材料的性能。鉤子、架子以及燒杯都可用來支持清洗件。
超聲法去眼袋是目前唯一的無創無痕去眼袋手術方法。其手術的過程中，不會有任何後遺症和副作用，手術時間只需要20分鐘就可以輕鬆搞定。超聲法去眼袋不會影響上班和工作，手術的感覺就像按摩一樣，不會留下疤痕，
超音波去眼袋原理
利用超聲共振乳化原理將眼袋脂肪乳化後通過特製眼膜促進液化後的脂肪被吸收乾淨。
具體的實施方法：
超聲法去眼袋儀器從研究到重慶超雅獨家運用於去眼袋服務.“超音波”是一種聲波在超聲法去眼袋過程中，主要負責眼袋脂肪的液化和殺死眼袋脂肪.
“超音波去眼袋”是利用超音波的“空化效應”和“共振原理”來去眼袋的。任何一種人體細胞都有個固定的“超音波振動頻率”，而不同的細胞超聲共振頻率不同，當超音波儀器發出的超聲振動頻率與眼袋脂肪細胞頻率相同時就會發生共振反應，周圍的其他組織細胞並不會發生任何反應，當這個共振反應到達一定的能量密度時就會出現超聲空化效應，這樣在空化效應的作用下脂肪細胞就會破裂，導致脂肪細胞死亡，此時脂肪細胞內大量的細胞液和脂肪滴就會從破裂的細胞膜流出來，混合形成乳化的脂肪，此過程即是超音波乳化脂肪。實現了目標：“利用超音波精準破壞眼袋脂肪並使其液化”。去眼袋後，液化脂肪的吸收並不是幾個小時就能全部完成的，因此術後第2天還會有一點腫脹，一般情況，腫脹程度介於有眼袋和無眼袋之間（部分脂肪已經吸收），要全部吸收需要3-4天左右。
測距原理
超音波發射器向某一方向發射超音波，在發射時刻的同時開始計時，超音波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超音波接收器收到反射波就立即停止計時。超音波在空氣中的傳播速度為340m/s，根據計時器記錄的時間t，就可以計算出發射點距障礙物的距離(s)，即：s=340t/2 。這就是所謂的時間差測距法。
測距的公式表示為：L=C×T
式中L為測量的距離長度；C為超音波在空氣中的傳播速度；T為測量距離傳播的時間差(T為發射到接收時間數值的一半)。
超音波測距主要套用於倒車提醒、建築工地、工業現場等的距離測量，雖然目前的測距量程上能達到百米，但測量的精度往往只能達到厘米數量級。
由於超音波易於定向發射、方向性好、強度易控制、與被測量物體不需要直接接觸的優點，是作為液體高度測量的理想手段。在精密的液位測量中需要達到毫米級的測量精度，但是目前國內的超音波測距專用積體電路都是只有厘米級的測量精度。通過分析超音波測距誤差產生的原因，提高測量時間差到微秒級，以及用LM92溫度感測器進行聲波傳播速度的補償後，我們設計的高精度超音波測距儀能達到毫米級的測量精度。
超音波測距誤差分析
根據超音波測距公式L=C×T，可知測距的誤差是由超音波的傳播速度誤差和測量距離傳播的時間誤差引起的。
時間誤差
在超音波的傳播速度是準確的前提下，測量距離的傳播時間差值精度只要在達到微秒級，就能保證測距誤差小於1mm的誤差。使用的12MHz晶體作時鐘基準的89C51單片機定時器能方便的計數到1μs的精度，因此系統採用89C51定時器能保證時間誤差在1mm的測量範圍內。
超音波傳播速度誤差
超音波的傳播速度受空氣的密度所影響，空氣的密度越高則超音波的傳播速度就越快，而空氣的密度又與溫度有著密切的關係，如表1所示。
已知超音波速度與溫度的關係如下：
R —氣體普適常量，8.314kg·mol-1·K-1，
M—氣體分子量，空氣為28.8×10-3kg·mol-1，
T —絕對溫度，273K+T℃。
近似公式為：C=C0+0.607×T℃
式中：C0為零度時的聲波速度332m/s；
T為實際溫度(℃)。
對於超音波測距精度要求達到1mm時，就必須把超音波傳播的環境溫度考慮進去。例如當溫度0℃時超音波速度是332m/s, 30℃時是350m/s，溫度變化引起的超音波速度變化為18m/s。若超音波在30℃的環境下以0℃的聲速測量100m距離所引起的測量誤差將達到5m，測量1m誤差將達到5mm。
測距原理的套用
超音波物位計：超音波物位計安裝於容器上部，在電子單元的控制下，探頭向被測物體發射一束超音波脈衝。聲波被物體表面反射，部分反射回波由探頭接收並轉換為電信號。從超音波發射到被重新被接收，其時間與探頭至被測物體的距離成正比。電子單元檢測該時間，並根據已知的聲速計算出被測距離。用探頭到罐底的距離－探頭到液位的距離 =實際液位或者物位高度。把液位高度轉換成4～20mA電流信號、1～5V電壓信號輸出。或者通過485通信，Hart通信，GPRS通信傳輸到控制中心。
超音波的危害
人長期受到超聲的影響，會引起人體組織輕微的發熱；當頻率更高時，發熱就會越發厲害，使人體內水分子被燒，周圍的組織遭到破壞，長時間如此就有危險。因此大功率高強度的超音波持續作用於人體是有害的；小功率超音波間歇作用於人體卻是有益的。就相當於有人給你輕輕捶背你會感到舒服，但重擊你時你會感到疼痛甚至是傷害。
