生活中的物理-超聲波的應(yīng)用

1、生活中的物理 -超聲波的應(yīng)用我們的耳朵只能分辨頻率為二十至二萬赫的聲音，頻率比人的聽頻范圍高的聲波就叫做超聲波。 不同的動(dòng)物可聽到的聲波頻率范圍不盡相同。 狗可以聽到一些超聲波， 所以狗只訓(xùn)練員可以用超聲波哨子呼喚狗兒。超聲波對(duì)于蝙蝠更為重要， 這種動(dòng)物是靠超聲波來 看世界的！蝙蝠先會(huì)發(fā)出一連串超聲的尖叫聲，聲波遇到障礙物便會(huì)反射，就像我們向山谷拍手會(huì)聽到回聲一樣。由于超聲波的頻率高，相對(duì)較少出現(xiàn)繞射現(xiàn)象，所以回聲十分清晰。蝙蝠分析回聲的方向和回傳時(shí)間，便可以知道環(huán)境的精確圖像。人們根據(jù)蝙蝠看事物的原理，發(fā)明了聲納探測器，用來測量圖一 超聲波掃描術(shù)常用于產(chǎn)前檢查水深。船只上的發(fā)射器先向海底發(fā)射

2、超聲波，再由另一些儀器接收和分析反射回來的訊息，從而得到整個(gè)海床的面貌。醫(yī)學(xué)的超聲波掃描術(shù)可說是超聲波最重要的應(yīng)用。超聲波掃描 不涉及有害的輻射，遠(yuǎn)比X- 射線等檢驗(yàn)工具安全，所以常用于產(chǎn)前檢查(圖一)。醫(yī)生會(huì)將一個(gè)發(fā)出高頻超聲波(頻率為 1-5 兆赫)的手提換能器，貼著母親的肚皮進(jìn)行掃描。聲波到達(dá)各種身體組織的邊界時(shí)會(huì)有不同程度的反射(例如液體及軟組織的邊界、軟組織及骨的邊界 )。接收器收到反射波， 便可計(jì)算出反射的強(qiáng)度及反射面的距離，以分辨不同的身體組織，并得到胎兒的影像。接 收器使用了壓電的原理，把超聲波所產(chǎn)生的壓力轉(zhuǎn)變成電子訊號(hào)，再輸送到儀器分析。超聲波掃描可以幫助醫(yī)生量度胎兒的大小以

3、確定產(chǎn)期，檢查胎兒的性別、生長速度、頭的位置是否正常向下、胎盤的位置是否正常、陽水是否足夠，與及監(jiān)察抽陽水的過程，以保障胎兒的安全等。此外，超聲波掃描術(shù)也用于婦科檢查，它可以圖二 多普勒超聲波掃描術(shù)檢查血液在心臟的流動(dòng)速度幫助醫(yī)生有效地把生長在乳房或卵巢的惡性組織分辨出來。超聲波掃描術(shù)的兩個(gè)重要分支-多普勒超聲波掃描術(shù)和立體超聲波成像技術(shù)，更擴(kuò)大了超聲波在醫(yī)學(xué)上的用途。多普勒超聲波掃描術(shù)已應(yīng)用了頗長的時(shí)間，這技術(shù)利用了波動(dòng)的多普勒效應(yīng)。反射超聲波物體的運(yùn)動(dòng)，會(huì)改變回聲的頻率當(dāng)物體正向著接收器移動(dòng)時(shí)，頻率便會(huì)升高，相反當(dāng)物體正在遠(yuǎn)去時(shí)，頻率便會(huì)降低。從回聲的頻率改變，儀器便可計(jì)算到物體的運(yùn)動(dòng)速度

4、。多普勒超聲波掃描術(shù)主要用于檢查血液在心臟及主要?jiǎng)用}中的流動(dòng)速度。血液的流動(dòng)情況會(huì)以一個(gè)顏色的影像顯示出來，不同的顏色代表不同的流速(圖二)。這有助醫(yī)生及早發(fā)現(xiàn)胎兒先天性心臟毛病。立體超聲波成像技術(shù)是很新的技術(shù)。檢查員首先從多個(gè)不 同角度拍攝胎兒的二維超聲波影像，然后利用計(jì)算機(jī)技術(shù)合成 胎兒的立體影像。利用這技術(shù)可清晰地顯示胎兒的樣貌( 圖三)，甚至攝錄到胎兒細(xì)致如踢腳或轉(zhuǎn)身等動(dòng)態(tài)，實(shí)在為準(zhǔn)父母圖三利用立體超聲波成像技術(shù)顯示胎兒的立體影像帶來不少驚喜。外表的缺憾如兔唇、多指甚至細(xì)如斑痣等都可以清楚地顯示出來。立體成像技術(shù)將會(huì)成為未來超聲波技術(shù)研究的重點(diǎn)。此外， 高頻的超聲波帶有強(qiáng)大的振動(dòng)能。將超聲波入射載滿水的容器，再放入需要的清洗的對(duì)象，水的振動(dòng)便可去除對(duì)象上的塵垢， 而不需直接接觸對(duì)象的表面。