非標(biāo)設(shè)計(jì):
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超聲學(xué)是研究超聲的產(chǎn)生、接收和在媒質(zhì)中的傳播規(guī)律,超聲的各種效應(yīng),以及超聲在基礎(chǔ)研究和國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)的應(yīng)用等內(nèi)容的聲學(xué)重要分支。頻率高于人類聽(tīng)覺(jué)上限頻率(約20000赫)的聲波,稱為超聲波,或稱超聲。
超聲的研究和發(fā)展,與媒質(zhì)中超聲的產(chǎn)生和接收的研究密切相關(guān)。1883年首次制成超聲氣哨,此后又出現(xiàn)了各種形式的氣哨、汽笛和液哨等機(jī)械型超聲發(fā)生器(又稱換能器)。由于這類換能器成本低,所以經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn),至今還仍廣泛地用于對(duì)流體媒質(zhì)的超聲處理技術(shù)中。
20世紀(jì)初,電子學(xué)的發(fā)展使人們能利用某些材料的壓電效應(yīng)和磁致伸縮效應(yīng)制成各種機(jī)電換能器。1917年,法國(guó)物理學(xué)家朗之萬(wàn)用天然壓電石英制成了夾心式超聲換能器,并用來(lái)探查海底的潛艇。
隨著軍事和國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)中超聲應(yīng)用的不斷發(fā)展,又出現(xiàn)更大超聲功率的磁致伸縮換能器,以及各種不同用途的電動(dòng)型、電磁力型、靜電型換能器等多種超聲換能器。當(dāng)超聲在媒質(zhì)中傳播時(shí),由于聲波和媒質(zhì)之間的相互作用,使媒質(zhì)發(fā)生一系列物理的和化學(xué)的變化,也出現(xiàn)一系列力學(xué)、光學(xué)、電、化學(xué)等超聲效應(yīng)。
當(dāng)液體中有強(qiáng)度超過(guò)該液體的空化閾的超聲傳播時(shí),液體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大量的氣泡,小氣泡將隨著超聲振動(dòng)而逐漸生長(zhǎng)和增大,然后又突然破滅和分裂,分裂后的氣泡又連續(xù)生長(zhǎng)和破滅,這種現(xiàn)象稱之為空化。
這些小氣泡急速崩潰時(shí)在氣泡內(nèi)產(chǎn)生了高溫高壓,并且由于氣泡周圍的液體高速?zèng)_入氣泡,而在氣泡附近的液體中產(chǎn)生了強(qiáng)烈的局部激波,也形成了局部的高溫高壓,從而產(chǎn)生了超聲的清洗、粉碎、乳化、分散、促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)等一系列的作用,同時(shí)還伴有強(qiáng)烈的空化噪聲和聲致發(fā)光。在液體中進(jìn)行的超聲處理技術(shù),大多數(shù)都與空化作用有關(guān)。