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超 聲 檢 測(cè) 的 應(yīng) 用 原 理
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發(fā)布日期：[2016-04-22] 共閱[1012]次 |
超聲就是頻率高于20kHz、超出人們耳朵辨別能力并且穿透性很強(qiáng)的聲波。超聲的應(yīng)用有很多，比如用超聲的反射來(lái)測(cè)量距離，利用大功率超聲的振動(dòng)來(lái)清除附著在鍋爐上面的水垢，利用高能超聲做成 "超聲刀"來(lái)消滅、擊碎人體內(nèi)的癌變、結(jié)石等，而利用超聲的反射等效應(yīng)和穿透力強(qiáng)、能夠直線傳播等的特性來(lái)進(jìn)行檢測(cè)也是其中一個(gè)很大的應(yīng)用領(lǐng)域。
超聲的檢測(cè)應(yīng)用主要包括在工業(yè)上對(duì)各種材料的檢測(cè)和在醫(yī)療上對(duì)人體的檢測(cè)診斷，通過(guò)它人們可以探測(cè)出金屬等工業(yè)材料中有沒(méi)有氣泡、傷痕、裂縫等缺陷，可以檢測(cè)出人們身體的軟組織、血流等是否正常。
那么人們是怎么樣利用超聲來(lái)進(jìn)行檢測(cè)的呢？現(xiàn)在通常是對(duì)被測(cè)物體（比如工業(yè)材料、人體）發(fā)射超聲，然后利用其反射、多普勒效應(yīng)、透射等來(lái)獲取被測(cè)物體內(nèi)部的信息并經(jīng)過(guò)處理形成圖像。其中多普勒效應(yīng)法是利用超聲在遇到運(yùn)動(dòng)的物體時(shí)發(fā)生的多普勒頻移效應(yīng)來(lái)得出該物體的運(yùn)動(dòng)方向和速度等特性；透射法則是通過(guò)分析超聲穿透過(guò)被測(cè)物體之后的變化而得出物體的內(nèi)部特性的，其應(yīng)用目前還處于研制階段；這里主要介紹的是目前應(yīng)用多的通過(guò)反射法來(lái)獲取物體內(nèi)部特性信息的方法。
反射法是基于超聲在通過(guò)不同聲阻抗組織界面時(shí)會(huì)發(fā)生較強(qiáng)反射的原理工作的，正如我們所知道，聲波在從一種介質(zhì)傳播到另外一種介質(zhì)的時(shí)候在兩者之間的界面處會(huì)發(fā)生反射，而且介質(zhì)之間的差別越大反射就會(huì)越大，所以我們可以對(duì)一個(gè)物體發(fā)射出穿透力強(qiáng)、能夠直線傳播的超聲波，然后對(duì)反射回來(lái)的超聲波進(jìn)行接收并根據(jù)這些反射回來(lái)的超聲波的先后、幅度等情況就可以判斷出這個(gè)組織中含有的各種介質(zhì)的大小、分布情況以及各種介質(zhì)之間的對(duì)比差別程度等信息（其中反射回來(lái)的超聲波的先后可以反映出反射界面離探測(cè)表面的距離，幅度則可以反映出介質(zhì)的大小、對(duì)比差別程度等特性），從而判斷出該被測(cè)物體是否有異常。
在這個(gè)過(guò)程中就涉及到很多方面的內(nèi)容，包括超聲波的產(chǎn)生、接收、信號(hào)轉(zhuǎn)換和處理等。其中產(chǎn)生超聲波的方法是通過(guò)電路產(chǎn)生激勵(lì)電信號(hào)傳給具有壓電效應(yīng)的晶體（比如石英、硫酸鋰等），使其振動(dòng)從而產(chǎn)生超聲波；而接收反射回來(lái)的超聲波的時(shí)候，這個(gè)壓電晶體又會(huì)受到反射回來(lái)的聲波的壓力而產(chǎn)生電信號(hào)并傳送給信號(hào)處理電路進(jìn)行一系列的處理，后形成圖像供人們觀察判斷。
這*據(jù)圖像處理方法（也就是將得到的信號(hào)轉(zhuǎn)換成什么形式的圖像）的種類又可以分為A型顯示、M型顯示、B型顯示、C型顯示、F型顯示等。其中A型顯示是將接收到的超聲信號(hào)處理成波形圖像，根據(jù)波形的形狀可以看出被測(cè)物體里面是否有異常和缺陷在那里、有多大等，主要用于工業(yè)檢測(cè)；M型顯示是將一條經(jīng)過(guò)輝度處理的探測(cè)信息按時(shí)間順序展開(kāi)形成一維的"空間多點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)序圖"，適于觀察內(nèi)部處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物體，如運(yùn)動(dòng)的臟器、動(dòng)脈血管等；B型顯示是將并排很多條經(jīng)過(guò)輝度處理的探測(cè)信息組合成的二維的、反映出被測(cè)物體內(nèi)部斷層切面的"解剖圖像"（醫(yī)院里使用的B超就是用這種原理做出來(lái)的），適于觀察內(nèi)部處于靜態(tài)的物體；而C型顯示、F型顯示現(xiàn)在用得比較少。
超聲檢測(cè)不但可以做到非常準(zhǔn)確，而且相對(duì)其他檢測(cè)方法來(lái)說(shuō)更為方便、快捷，也不會(huì)對(duì)檢測(cè)對(duì)象和操作者產(chǎn)生危害，所以受到了人們?cè)絹?lái)越普遍的歡迎，有著非常廣闊的發(fā)展前景。 |
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