超声波的应用

我们知道，蝙蝠是靠发射一种人类听不见的声波——超声波，然后接收反射回来的超声波来判断飞行方向的，人们受到蝙蝠的启发，制成现代的无线雷达和超声雷达。

人能听到的声波的频率大约从20赫到2万赫，频率低于20赫的叫次声波，高于2万赫的就叫超声波。蝙蝠发出的超声波的波长约为0．5厘米，在飞行时每秒钟发出大约30个超声讯号，在接近障碍物1米时，增加到每秒中60个讯号。现代制造超声波的仪器，其主要部件是一块压电石英晶片，在频率高达几十万赫的交变电压的作用下，产生规则的振动，发出超声波。超声波具有极为广泛的应用:它可以用来清洗钟表一类的精密零件，也可以清洗大型的导弹壳体核反应堆里的热交换器，还可用于钻孔切割坚硬的物体;能使两种不能混的液体混合起来，可用来为食物杀菌;利用超声波可以制成超声雷达，对海洋的开发和利用具有重要意义。

现在医院里有一项常规检查技术叫B超(彩超)，目前已成为现代临床医学中不可缺少的诊断方法。

应用超声波的物理特性，以某种方式扫查人体，诊断疾病的科学称为超声诊断学。超声诊断学主要是研究人体对超声的反作用规律，以了解人体内部情况，在现代医学影像学中与CT、X线、核医学、核磁共振并驾齐驱，互为补充。B超检查强度低、频率高、对人体无损伤、无痛苦、显示方法多样，尤其对人体软组织的探测和心血管脏器的血流动力学观察有其独到之处。超声诊断学包括作用原理、仪器构造、显示方法、操作技术、记录方法，以及界面对超声的反射、散射或者透射信号的分析与判断等。

超声诊断仪有各种档次，先进的高档仪器虽结构复杂，但具有高性能、多功能、高分辨率和高清晰度等特点。但不管哪一种超声诊断仪，它们的基本构件都包括发射、扫查、接收、信号处理和显示五个组成部分。

超声诊断仪的一个主机可以有一个、两个或更多的探头，而一个探头内可以安装一个压电晶片，或数十个以至千个以上晶片。如实时超声诊断探头，由一至数个晶片组成一个阵元，依次轮流工作、发射和接收声能。晶片由电致伸缩材料构成，担任电、声或声、电的能量转换，故也称为换能器。按频率有单频、多频和宽频探头。实时超声探头按用途可分为体表探头、腔内探头、管内探头，有的探头仅数毫米，可进入冠状动脉内。

从物理学角度来看，超声诊断仪涉及声学、机械学、光学和电子学。近年来，随着声学材料、电子技术、集成电路、微计算机的迅速发展，尤其是数字扫描转换器和数字扫描计算机的引用，它的性能不断提高，显示的空间由一维、二维向三维发展。

超声诊断主要应用超声的良好方向性和反射、散射、衰减及多普勒(Doppler)效应等物理特性，使用不同类型的超声诊断仪器，采用各种扫查方法，将超声发射到人体内，并在组织中传播。当正常组织或病理组织的声阻抗有一定差异时，它们组成的界面就会发生反射和散射，再将此回声信号接收，加以检波等处理后，显示为波形、曲线或图像等。由于各种组织的界面形态、组织器官的运动状况和对超声的吸收程度等不同，其回声有一定的共性和某些特性，结合生理、病理解剖知识与临床医学，可对患病的部位、性质或功能障碍程度作出概括性以至肯定性的判断。由于仪器的不断更新换代，超声诊断方法简便，报告迅速，其诊断准确率逐年提高。

超声波技术在生活中还有一项很有趣的应用——可以消灭螨虫。科研人员发现，螨虫的听觉神经系统很脆弱，对特定频率的超声非常敏感。针对螨虫这一生理特性，已开发出了超声波除螨仪。这种除螨产品采用现代微电子技术手段，直接用特殊频率的超声作用于螨虫的听觉系统，杀灭螨虫，使用超声波除螨仪有它的优越性，无毒无二次污染，对人体和家中宠物没有伤害。