超聲波與次聲波的作用與危害
2017-11-30 來(lái)自: 廈門和偉達(dá)超聲波設(shè)備有限公司 瀏覽次數(shù):2869
超聲波
超聲波一般由具有磁致伸縮或壓電效應(yīng)的晶體的振動(dòng)產(chǎn)生。它的顯著特點(diǎn)是頻率高,波長(zhǎng)短,衍射不嚴(yán)重,因而具有良好的定向傳播特性,而且易于聚焦。也由于其頻率高,故而超聲波的聲強(qiáng)通常比一般聲波大得多。用聚焦的方法,可以獲得聲強(qiáng)高達(dá)109W/m2的超聲波。超聲波在液體、固體中傳播時(shí),衰減很小。在不透明的固體中,能穿透幾十米的厚度。超聲波的這些特性,在技術(shù)上得到廣泛的應(yīng)用。
作用
利用超聲波的定向發(fā)射性質(zhì),可以探測(cè)水中物體,如探測(cè)魚(yú)群、潛艇等,也可用來(lái)測(cè)量海深。由于海水的導(dǎo)電性良好,電磁波在海水中傳播時(shí),吸收非常嚴(yán)重,因而電磁雷達(dá)無(wú)法使用。利用聲波雷達(dá)——聲納,可以探測(cè)出潛艇的方位和距離,因?yàn)槌暡ㄅ龅诫s質(zhì)或介質(zhì)分界面時(shí)有顯著的反射,所以可以用來(lái)探測(cè)工件內(nèi)部的缺陷。超聲探傷的優(yōu)點(diǎn)是不傷損工件,可以探測(cè)大型工件,如用于探測(cè)萬(wàn)噸水壓機(jī)的主軸和橫梁等。此外,在醫(yī)學(xué)上可用探測(cè)人體內(nèi)部的病變,如“B超”儀就是利用超聲波來(lái)顯示人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖像。
目前超聲探傷正向著顯像方向發(fā)展,如用聲電管把聲信號(hào)變換成電信號(hào),再用顯像管顯示出目的物的像來(lái)。隨著激光全息技術(shù)的發(fā)展,聲全息也日益發(fā)展起來(lái)。把聲全息記錄的信息再用光顯示出來(lái),可直接看到被測(cè)物體的圖像。聲全息在地質(zhì),醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有著重要的意義。
由于超聲波能量大而且集中,所以也可以用來(lái)切削、焊接、鉆孔、清洗機(jī)件,還可以用來(lái)處理種子和促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)等。
超聲波在介質(zhì)中的傳播特性,如波速,衰減,吸收等與介質(zhì)的某些特性(如彈性模量、濃度、密度、化學(xué)成份、黏度等)或狀態(tài)參量(如溫度、壓力、流速等)密切有關(guān),利用這些特性可以間接測(cè)量其他有關(guān)物理量。這種非聲量的聲測(cè)法具有測(cè)量精度高,連度快等優(yōu)點(diǎn)。
由于超聲波的頻率與一般無(wú)線電波的頻率相近,因此利用超聲元件代替某些電子元件,可以實(shí)現(xiàn)電子元件難于起到的作用。超聲延遲線就是其中一例。因?yàn)槌暡ㄔ诮橘|(zhì)中的傳播速度比起電磁波小得多,用超聲波延遲時(shí)間就方便得多。
次聲波
次聲是頻率低于可聽(tīng)聲頻率范圍的聲,它的頻率范圍大致為10-4~20Hz。
作用
由于次聲的頻率很低,所以大氣對(duì)次聲波的吸收系數(shù)很小,因而其穿透力極強(qiáng),可傳播至極遠(yuǎn)處而能量衰減很小。10Hz以下的次聲波可以傳播至數(shù)千千米的距離。1983年夏,位于印度尼西亞蘇門答臘島和爪哇島之間的喀拉喀托火山爆發(fā),火山爆發(fā)時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)次聲波繞地球轉(zhuǎn)了3圈,歷時(shí)108小時(shí)后才慢慢消逝。全世界的微氣壓計(jì)都記錄到了它的振動(dòng)余波。1986年1月29日,美國(guó)航天飛機(jī)"挑戰(zhàn)者"號(hào)升空爆炸,爆炸產(chǎn)生的次聲波歷時(shí)12小時(shí)53分鐘,其爆炸威力之強(qiáng),連遠(yuǎn)在1萬(wàn)多千米處的我國(guó)北京香山中科院聲學(xué)研究所監(jiān)測(cè)站的監(jiān)測(cè)儀都"聽(tīng)"到了。通常的隔音吸音方法對(duì)次聲波的特強(qiáng)穿透力作用極微,7000 Hz的聲波用一張紙即可隔擋,而7Hz的次聲波用一堵厚墻也擋不住,次聲波可以穿透十幾米厚的鋼筋混凝土。
危害
次聲波具有較大的破壞性。強(qiáng)烈的次聲波通過(guò)固體媒質(zhì)的傳播,會(huì)直接破壞建筑物,使其損壞或坍塌。1980年,我國(guó)南京某廣場(chǎng)的一座大樓施工時(shí),打樁機(jī)產(chǎn)生的強(qiáng)烈振動(dòng)波,把工地附近一家電影院的墻壁震裂,致使這家電影院不得不被拆掉重建。
次聲波對(duì)人類而言可以說(shuō)是一個(gè)雙刃劍。一方面,人們通過(guò)研究自然現(xiàn)象產(chǎn)生的次聲波的特性和產(chǎn)生機(jī)制,可以更深入地認(rèn)識(shí)這些現(xiàn)象的特性和規(guī)律,例如人們利用測(cè)定極光產(chǎn)生次聲波的特性來(lái)研究極光活動(dòng)的規(guī)律等。利用接收到的被測(cè)聲源所輻射出的次聲波,探測(cè)它的位置、大小和其他特性,例如通過(guò)接收核爆炸、火箭發(fā)射火炮或臺(tái)風(fēng)所產(chǎn)生的次聲波去探測(cè)這些次聲源的有關(guān)參量。許多災(zāi)害性現(xiàn)象如火山噴發(fā)、龍卷風(fēng)和雷暴等在發(fā)生前可能會(huì)輻射出次聲波,因此有可能利用這些前兆現(xiàn)象預(yù)測(cè)災(zāi)害事件等等。
另一方面,次聲波對(duì)人體是有害的,人類***防止次聲波的污染。讓人頭痛的是,由于次聲波的穿透力極強(qiáng),幾乎沒(méi)有什么辦法能夠消除它對(duì)人體的危害。人們惟一能做的就是在各種次聲波污染物上(交通工具、打樁機(jī)等)安上減振器,把它對(duì)人體的程危害減小到