超聲波的概念
從物(wù)理學的角度來看，聲波屬于聲音的類别，是機械波中(zhōng)的一(yī)種，人類能聽(tīng)見的聲波，頻(pín)率範圍爲16Hz至20KHz。若聲波的頻(pín)率低于16Hz時就叫做次聲波，如果高于20KHz，我(wǒ)們則稱爲超聲波聲波。超聲波因爲其最低頻(pín)率大(dà)約等于人的最高聽(tīng)覺頻(pín)率而得名。超聲波方向性能好，穿透能力強，易于獲得較集中(zhōng)的聲能，在水中(zhōng)傳播距離(lí)遠，可用于測量距離(lí)和速度、清洗、焊接、碎石、殺菌消毒等。聲波按原理劃分(fēn)，可以分(fēn)爲檢測超聲和功率超聲。在醫學、軍事、工(gōng)農業上有很多的應用，聲波是物(wù)體(tǐ)作機械振動，傳播能量的一(yī)種形式，所謂振動是指物(wù)質的質點在其平衡位置附近進行的往返運動。比如，鼓面經敲擊後，鼓面上下(xià)振動，振動狀态通過空氣，液體(tǐ)或者固體(tǐ)向周圍傳播，就産生(shēng)聲波。高于20KHZ頻(pín)率的聲波，人類是聽(tīng)不見的，人們把其叫做超聲。超聲和可聽(tīng)見聲其實是是一(yī)緻的，它們的主要特點都是一(yī)種機械振動，是能量的傳播形式。不同點是超聲頻(pín)率高，波長短，在一(yī)定範圍内，直線傳播具有優良的束射性和方向性，目前腹部超聲成象所用的頻(pín)率範圍在2MHZ到5MHz之間，最常用的爲3NHZ到3.5MHz(質點每秒振動1次爲1Hz，1MHz=10^6Hz,即每秒振動達100萬次)
超聲波的特性
1、超聲波在液體(tǐ)中(zhōng)傳播時，在界面上能産生(shēng)強烈的沖擊和空化現象。
2、超聲波可以在氣體(tǐ)、液體(tǐ)、固體(tǐ)、固熔體(tǐ)等介質中(zhōng)有效傳播。
3、超聲波會産生(shēng)反射、幹涉、疊加和共振現象。
4、聲波可傳播較強的能量。
超聲波效應的利用
超聲檢驗
超聲波頻(pín)率高波長短，具有較好的方向性，能穿透不透明物(wù)質，超聲波探傷、測厚、測距、遙控和超聲成像技術就是利用這一(yī)特性而做成。超聲成像是利用超聲波呈現不透明物(wù)内部形象的技術 。把從換能器發出的超聲波經聲透鏡聚焦在不透明試樣上，從試樣透出的超聲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)，經聲透鏡彙聚在壓電(diàn)接收器上，所得電(diàn)信号輸入放(fàng)大(dà)器，利用掃描系統可把不透明試樣的形象顯示在熒光屏上。上述裝置稱爲超聲顯微鏡。超聲成像技術已在醫療檢查方面獲得普遍應用，在微電(diàn)子器件制造業中(zhōng)用來對大(dà)規模集成電(diàn)路進行檢查，在材料科學中(zhōng)用來顯示合金中(zhōng)不同組分(fēn)的區域和晶粒間界等。聲全息術是利用超聲波的幹涉原理記錄和重現不透明物(wù)的立體(tǐ)圖像的聲成像技術，其原理與光波的全息術基本相同，隻是記錄手段不同而已(見全息術)。用同一(yī)超聲信号源激勵兩個放(fàng)置在液體(tǐ)中(zhōng)的換能器，它們分(fēn)别發射兩束相幹的超聲波：一(yī)束透過被研究的物(wù)體(tǐ)後成爲物(wù)波，另一(yī)束作爲參考波。物(wù)波和參考波在液面上相幹疊加形成聲全息圖，用激光束照射聲全息圖，利用激光在聲全息圖上反射時産生(shēng)的衍射效應而獲得物(wù)的重現像，通常用攝像機和電(diàn)視機作實時觀察。
超聲處理
利用超聲的機械作用、空化作用、熱效應和化學效應，可進行超聲焊接、鑽孔、固體(tǐ)的粉碎、乳化 、脫氣、除塵、去(qù)鍋垢、清洗、滅菌、促進化學反應和進行生(shēng)物(wù)學研究等，在工(gōng)礦業、農業、醫療等各個部門獲得了廣泛應用。
超聲流量流速傳感器中(zhōng)的應用
超聲波傳感器利用超聲波檢測技術，将檢測到的超聲波轉化爲電(diàn)信号的傳感器，一(yī)般分(fēn)爲兩類：
第一(yī)類是利用流速的變化的時間差法，頻(pín)率差法，相位差法，其基本原理都是通過檢測超聲波在順逆流的液體(tǐ)中(zhōng)的傳播時差來反映流速所以又(yòu)稱之爲傳播速度差法。時差法和頻(pín)差法消除了溫度對檢測的影響，測量精度高，廣泛被使用;
第二類是利用超聲波随流速而發生(shēng)偏移，而反映的流速，稱之爲多普勒超聲波流速法。向明渠的液體(tǐ)中(zhōng)發射超聲波，超聲波在流動的液體(tǐ)中(zhōng)載上流速，再用接收探頭也就是換能器将信息傳送到微處理器上進行數據處理，最後得到流速。
超聲波傳感器是非接觸測量儀器，不阻礙液體(tǐ)的流動，具有很高的測量精度。
