超聲與次聲波分解

會計學1超聲與次聲波分解一、超聲波1、簡介：所謂振動是指物質(zhì)的質(zhì)點在其平衡位置附近進行的往返運動。譬如，鼓面經(jīng)敲擊后，它就上下振動，這種振動狀態(tài)通過空氣媒質(zhì)向四面八方傳播，這便是聲波。即當物體振動時會發(fā)出聲音。每秒鐘振動的次數(shù)稱為聲音的頻率，它的單位是赫茲。

第1頁/共40頁我們?nèi)祟惗淠苈牭降穆暡l率為20～20000赫茲。當聲波的振動頻率大于20000赫茲或小于20赫茲時，我們便聽不見了。因此，我們把頻率高于20000赫茲的聲波稱為“超聲波”。頻率小于20Hz的聲波叫做次聲波。

第2頁/共40頁另一種分法是：聲波，指人耳能感受到的一種縱波，其頻率范圍為16Hz-20KHz。當聲波的頻率低于16Hz時就叫做次聲波，高于20KHz則稱為超聲波。第3頁/共40頁2、超聲波的產(chǎn)生研究超聲波的產(chǎn)生、傳播、接收，以及各種超聲效應和應用的聲學分支叫超聲學。產(chǎn)生超聲波的裝置有機械型超聲發(fā)生器（例如氣哨、汽笛和液哨等）、利用電磁感應和電磁作用原理制成的電動超聲發(fā)生器、以及利用壓電晶體的電致伸縮效應和鐵磁物質(zhì)的磁致伸縮效應制成的電聲換能器等。第4頁/共40頁3、超聲效應：當超聲波在介質(zhì)中傳播時，由于超聲波與介質(zhì)的相互作用，使介質(zhì)發(fā)生物理的和化學的變化，從而產(chǎn)生一系列力學的、熱學的、電磁學的和化學的超聲效應，包括以下4種效應：①機械效應。超聲波的機械作用可促成液體的乳化、凝膠的液化和固體的分散。

第5頁/共40頁比如，當超聲波在流體介質(zhì)中時,懸浮在流體中的微小顆粒因受機械力的作用而凝聚在波節(jié)處，在空間形成周期性的堆積。超聲波在壓電材料和磁致伸縮材料中傳播時，由于超聲波的機械作用而引起的感生電極化和感生磁化。第6頁/共40頁②空化作用。超聲波作用于液體時可產(chǎn)生大量小氣泡。一個原因是液體內(nèi)局部出現(xiàn)拉應力而形成負壓，壓強的降低使原來溶于液體的氣體過飽和，而從液體逸出，成為小氣泡。另一原因是強大的拉應力把液體“撕開”成一空洞，稱為空化?？斩磧?nèi)為液體蒸氣或溶于液體的另一種氣體，甚至可能是真空。因空化作用形成的小氣泡會隨周圍介質(zhì)的振動而不斷運動、長大或突然破滅。第7頁/共40頁破滅時周圍液體突然沖入氣泡而產(chǎn)生高溫、高壓。與空化作用相伴隨的內(nèi)摩擦可形成電荷，并在氣泡內(nèi)因放電而產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象。在液體中進行超聲處理的技術大多與空化作用有關。③熱效應。由于超聲波頻率高，能量大，被介質(zhì)吸收時能產(chǎn)生顯著的熱效應。④化學效應。超聲波的作用可促使發(fā)生或加速某些化學反應。

第8頁/共40頁4、超聲波的特點研究表明,在振幅相同的條件下,一個物體振動的能量與振動頻率成正比,超聲波在介質(zhì)中傳播時,介質(zhì)質(zhì)點振動的頻率很高,因而能量很大。1）超聲波可傳遞很強的能量。第9頁/共40頁2）超聲波可在氣體、液體、固體、固熔體等介質(zhì)中有效傳播，在傳播時，方向性強，且可傳播足夠遠的距離。3）超聲與傳聲媒質(zhì)的相互作用適中，易于攜帶有關傳聲媒質(zhì)狀態(tài)的信息（診斷或?qū)髀暶劫|(zhì)產(chǎn)生效應），可以作為探測與負載信息的載體。第10頁/共40頁4）超聲波會產(chǎn)生反射、干涉、疊加和共振現(xiàn)象。5）當其強度超過一定值時，它就可以通過與傳播超聲波的媒質(zhì)的相互作用，去影響，改變以致破壞后者的狀態(tài)，性質(zhì)及結(jié)構(gòu)。第11頁/共40頁超聲波依其波傳送方向的波動方式可分為縱波,橫波,表面波,藍姆波四種。其在一種物質(zhì)中傳送,或由一種物質(zhì)傳入另一種物質(zhì)時,由于受到衰減,反射及折射的作用,其能量必然愈來愈弱;但是在材料密度較大的部分,音壓卻會增大，即音量減小，能量減少；反之在疏松的部分,其音量變大。第12頁/共40頁5、超聲波的應用1）因為能量很大，在我國北方干燥的冬季,如果把超聲波通入水罐中,劇烈的振動會使罐中的水破碎成許多小霧滴,再用小風扇把霧滴吹入室內(nèi),就可以增加室內(nèi)空氣濕度。超聲波加濕器的原理。第13頁/共40頁2）利用超聲波巨大的能量還可以使人體內(nèi)的結(jié)石做劇烈的受迫振動而破碎，從而減緩病痛，達到治愈的目的。還可應用于牙科、癌癥等的治療。3）雖然說人類聽不出超聲波，但不少動物卻有此本領。它們可以利用超聲波“導航”、追捕食物，或避開危險物。第14頁/共40頁大家可能看到過夏天的夜晚有許多蝙蝠在庭院里來回飛翔，它們?yōu)槭裁丛跊]有光亮的情況下飛翔而不會迷失方向呢？原因就是蝙蝠能發(fā)出2～10萬赫茲的超聲波，這好比是一座活動的“雷達站”。蝙蝠正是利用這種“聲吶”判斷飛行前方是昆蟲，或是障礙物的。

第15頁/共40頁而使用的雷達的質(zhì)量有幾十,幾百,幾千千克,并且在一些重要性能上的精確度、抗干擾能力等,蝙蝠遠優(yōu)與現(xiàn)代無線電定位器。深入研究動物身上各種器官的功能和構(gòu)造,將獲得的知識用來改進現(xiàn)有的設備,這是近幾十年來發(fā)展起來的一門新學科,叫做仿生學。第16頁/共40頁4）第一次世界大戰(zhàn)才學會利用超聲波，這就是利用“聲吶”的原理來探測水中目標及其狀態(tài)，如潛艇的位置等。此時人們向水中發(fā)出一系列不同頻率的超聲波，然后記錄與處理反射回聲，從回聲的特征我們便可以估計出探測物的距離、形態(tài)及其動態(tài)改變。聲吶與雷達的區(qū)別：聲吶通過超聲波；雷達通過無線電波。第17頁/共40頁6）玻璃和陶瓷制品的除垢是件麻煩事,如果把這些物品放入清洗液中,再通入超聲波,清洗液的劇烈振動沖擊物品上的污垢,能夠很快清洗干凈。清洗的超聲波應用原理就是由超聲波發(fā)生器發(fā)出的高頻振蕩信號，通過換能器轉(zhuǎn)換成高頻機械振蕩而傳播到介質(zhì)，超聲波在清洗液中疏密相間的向前輻射。第18頁/共40頁二、次聲波1、次聲的特征頻率小于20Hz的聲波。次聲波的傳播速度和可聞聲波相同。第19頁/共40頁由于次聲波頻率很低，不易被水和空氣吸收，不容易衰減。當次聲波傳播幾千千米時，大氣對其吸收還不到萬分之幾，所以它傳播的距離較遠，能傳到幾千米至十幾萬千米以外。某些次聲波能繞地球2至3周。第20頁/共40頁1883年8月，南蘇門答臘島和爪哇島之間的克拉卡托火山爆發(fā)，產(chǎn)生的次聲波繞地球三圈，全長十多萬公里，歷時108小時。1961年，蘇聯(lián)在北極圈內(nèi)新地島進行核試驗激起的次聲波繞地球轉(zhuǎn)了35圈。第21頁/共40頁次聲波的波長往往很長，因此能繞開某些大型障礙物發(fā)生衍射。次聲波還具有很強的穿透能力，可以穿透建筑物、掩蔽所、坦克、船只等障礙物。7000Hz的聲波用一張紙即可阻擋，而7Hz的次聲波可以穿透十幾米厚的鋼筋混凝土。第22頁/共40頁雖然次聲波看不見，聽不見，可它卻無處不在．地震、火山爆發(fā)、風暴、海浪沖擊、槍炮發(fā)射、熱核爆炸等都會產(chǎn)生次聲波，科學家借助儀器可以“聽到”它。

第23頁/共40頁地震或核爆炸所產(chǎn)生的次聲波可將岸上的房屋摧毀。次聲如果和周圍物體發(fā)生共振，能放出相當大的能量，以至于使周圍物體受損。第24頁/共40頁某些頻率的次聲波由于和人體器官的振動頻率相近，容易和人體器官產(chǎn)生共振，對人體有很強的傷害性，危險時可致人死亡。例如，1948年初，一艘荷蘭貨船在通過馬六甲海峽時，一場風暴過后全船海員莫名其妙地死光；在匈牙利鮑拉得利山洞入口，3名旅游者齊刷刷地突然倒地，停止了呼吸......第25頁/共40頁1890年，一艘名叫“馬爾波羅號”帆船在從新西蘭駛往英國的途中，突然神秘地失蹤了。20年后，人們在火地島海岸邊發(fā)現(xiàn)了它。奇怪的是：船上的物體原封未動，完好如初。船長航海日記的字跡仍然依稀可辨；就連那些死已多年的船員，也都“各在其位”，保持著當年在崗時的“姿勢”；

第26頁/共40頁上述慘案，引起了科學家們的普遍關注，其中不少人還對船員的遇難原因進行了長期的研究。船員們是怎么死的？是死于天火或是雷擊的嗎？不是，因為船上沒有絲毫燃燒的痕跡；是死于海盜的刀下的嗎？不！遇難者遺骸上看到死前打斗的跡象；是死于饑餓干渴的嗎？也不是！船上當時貯存著足夠的食物和淡水。第27頁/共40頁至于前面提到的第一樁和第二樁慘案，是自殺還是他殺？死因何在？兇手是誰？檢驗的結(jié)果是：在所有遇難者身上，都沒有找到任何傷痕，也不存在中毒跡象。顯然，謀殺或者自殺已不成立。那么是一類心腦血管疾病的突然發(fā)作致死的嗎？法醫(yī)的解剖報告表明，死者生前個個都很健壯！第28頁/共40頁經(jīng)過反復調(diào)查，終于弄清了制造上述慘案的“兇手”，是一種為人們所不很了解的次聲波。第29頁/共40頁次聲波會干擾人的神經(jīng)系統(tǒng)正常功能，危害人體健康。一定強度的次聲波，能使人頭暈、惡心、嘔吐、喪失平衡感甚至精神沮喪。有人認為，暈車、暈船就是車、船在運行時伴生的次聲波引起的。住在十幾層高的樓房里的人，遇到大風天氣，往往感到頭暈、惡心，這也是因為大風使高樓搖晃產(chǎn)生次聲波的緣故。更強次聲波還能使人耳聾等。第30頁/共40頁次聲穿透人體時，不僅能使人產(chǎn)生頭暈、煩躁、耳鳴、惡心、心悸、視物模糊，吞咽困難、胃痛、肝功能失調(diào)、四肢麻木，還可能破壞大腦神經(jīng)系統(tǒng)，造成大腦組織的重大損傷。次聲波對心臟影響最為嚴重，最終可導致死亡。第31頁/共40頁人體內(nèi)臟固有的振動頻率和次聲頻率相近似（0.01～20赫），如果外來的次聲頻率與體內(nèi)臟的振動頻率相似或相同，就會引起人體內(nèi)臟的“共振”，從而使人產(chǎn)生上面提到的頭暈、煩躁、耳鳴、惡心等等一系列癥狀。特別是當人的腹腔、胸腔等固有的振動頻率與外來次聲頻率一致時，更易引起人體內(nèi)臟的共振，使人體內(nèi)臟受損而喪命。第32頁/共40頁前面開頭提到的發(fā)生在馬六甲海峽的那樁慘案，就是因為這艘貨船在駛近該海峽時，恰遇上海上起了風暴．風暴與海浪摩擦，產(chǎn)生了次聲波。次聲波使人的心臟及其它內(nèi)臟劇烈抖動、狂跳，以致血管破裂，最后促使死亡。第33頁/共40頁次聲時刻在產(chǎn)生并威脅著人類的安全。在自然界，太陽磁暴、海峽咆哮、雷鳴電閃、氣壓突變；在工廠，機械的撞擊、摩擦；軍事上的原子彈、氫彈爆炸試驗等等，都可以產(chǎn)生次聲波。第34頁/共40頁二、次聲波的應用1.由于次聲波具有極強的穿透力，因此，國際海難救助組織就在一些遠離大陸的島上建立起“次聲定位站”，監(jiān)測著海潮的洋面。一旦船只或飛機失事附海，可以迅速測定方位，進行救助。

第35頁/共40頁2.近年來，一些國家利用次聲能夠“殺人”這一特性，致力次聲武器—次聲炸彈的研制。盡管眼下尚處于研制階段，但科學家們預言；只要次聲炸彈一聲爆炸，瞬息之間，在方圓十幾公里的地面上，所有的人都將被殺死，且無一能幸免。第36頁/共40頁次聲武器能夠穿透15米的混凝土和坦克鋼板。人即使躲到防空洞或鉆進坦克的“肚子”里，也還是一樣地難逃殘廢的厄運。次聲炸彈和中子彈一樣，只殺傷生物而無損于建筑物。但兩者相比，次聲彈殺傷力遠比中子彈強得多。第37頁/共40頁3．研究自然次聲的特性和產(chǎn)生機制，預測自然災害性事件。例如臺風和海浪摩擦產(chǎn)生的次聲波，由于它的傳播速度遠快于