超声波及声呐应用

人能够听到声音的频率范围有限。低于20Hz的声波叫次声波，高于20000Hz的声波叫超声波。

超声波具有许多奇异特性：空化效应——超声波能在水中产生气泡,气泡爆破时释放出高能量，产生强冲击力的微小水柱。它不断冲击物件的表面，使物体表面及缝隙中的污垢迅速剥落，从而达到净化物件表面的目的。传播特性——它的波长短，在均匀介质中能够定向直线传播，根据这一特性可以进行超声探伤、测厚、测距、医学诊断等。

声呐系统是超声波应用的一种，声呐发出声波碰到的目标如果是运动的，反射回来的声波(下称“回声”)的音调就会有所变化，它的变化规律是：如果回声的音调变高，说明目标正向声呐靠拢；如果回声的音调变低,说明目标远离声呐。

亮的房间里，仍像喝醉酒一样，一次一次地碰到障碍物，后来，物理 学家证实了蝙蝠能发出    ①波，靠这种波的回声来确定目标和距离。

材料二：如果把八只同样的玻璃杯盛不同深度的水用一根细棒依次敲打杯 子，可以发现声音的  ②    和盛水量有关.如果调节适当，可演奏简

单的乐谱，由此我们不难知道古代“编钟”的道理. 材料三：一艘国际商船在“火地岛”发现了多年前神谜失踪的“马可·波罗”

号帆船，船上的一切设备及物品却完好无损，但船员都早已遇难。科学家们经过研究揭开了船员的“死亡之谜”。他们死亡于风暴产生的 一种人耳听不到的声波。这种声波的频率和人体内脏的固有频率相似，

导致人体内脏发生共振，产生恶心、晕眩等症状，严重的会造成心脏 被震坏出血，危及生命。

超声波及其应用

人耳最高只能感觉到大约20000Hz的声波，频率更高的声波就是超声波了。超声波广泛地应用在多种技术中。

理论研究表明，在振幅相同的情况下，一个物体振动的能量跟振动频率的二次方成正比，超声波在介质中传播时，介质点振动的频率很高，因而能量很大，在我国北方干燥的冬季，如果把超声波通入罐中，剧烈的振动会使罐中的水破碎成许多小雾滴，再用小风扇把雾滴吹入室内，就可以增加室内空气的湿度。这就是超声波加湿器的原理，对于咽喉炎、气管炎等疾病，药力很难达到患病的部位，利用加湿器的原理，把药液雾化，让病人吸入，能够增进疗效，利用超声波的巨大能量还可以把人体内的结石击碎。

金属零件、玻璃和陶瓷制品的除垢是件麻烦事，如果在放有这些物品的清洗液中通入超声波，清洗液的剧烈振动冲击物品上的污垢，能够很快清洗干净。

俗话说“隔墙有耳”，这说明声波能够绕过障碍物。但是，波越短，这种绕射现象越不明显，因此，超声波基本上是沿直线传播的，可以定向发射，如果渔船载有水下超声波发生器，它旋转着向各个方向发射超声波，超声波遇到鱼群会反射回来，渔船探测到反射波就知道鱼群的位置了，这种仪器叫做声呐，声呐也可以用来探测水中的暗礁、敌人的潜艇，测量海水的深度。

根据同样的道理也可以用超声波探测金属、陶瓷、混凝土制品，甚至水库大坝，检查内部是否有气泡、空洞和裂纹。

人体各个内脏的表面对超声波的反射能力是不同的，健康内脏和病变内脏的反射能力也不一样，平常说的“B超”就是根据内脏反射的超声波进行造影，帮助医生分析体内的病变。

有趣的是，很多动物都有完善的发射和接收超声波的器官，以昆虫为食的蝙蝠，视觉很差，飞行中不断发出超声波的脉冲，依靠昆虫身体的反射波来发现食物。海豚也有完善的“声呐”系统，使它能在混浊的水中准确地确定远处小鱼的位置。现代的无线电定位器——雷达，质量有几十、几百、几千千克，蝙蝠的超声波定位系统只有几分之一克，而在一些重要性能上，如确定目标方位的精确度、抗干扰的能力等都远优于现代无线电定位器。深入研究动物身上各种器官的功能和构造，将获得的知识用来改进现有的设备和创制新的设备，这是近几年来发展起来的一门新科学，叫做仿生学。