超声波运用在慢慢地改变我们的生活

2018-06-05 11:52:58 0

 超声波是一种频率高于20000赫兹的声波,它的方向性好,穿透能力强,易于获得较集中的声能,在水中传播距离远,可用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等。在医学、军事、工业、农业上有很多的应用。超声波因其频率下限大于人的听觉上限而得名。

理论研究表明,在振幅相同的条件下,一个物体振动的能量与振动频率成正比,超声波在介质中传播时,介质质点振动的频率很高,因而能量很大.在中国北方干燥的冬季,如果把超声波通入水罐中,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湿度,这就是超声波加湿器的原理。如咽喉炎、气管炎等疾病,很难利用血流使药物到达患病的部位,利用加湿器的原理,把药液雾化,让病人吸入,能够提高疗效。利用超声波巨大的能量还可以使人体内的结石做剧烈的受迫振动而破碎,从而减缓病痛,达到治愈的目的。超声波在医学方面应用非常广泛,可以对物品进行杀菌消毒。

此前一条“江苏一女子吃小龙虾咳血寄生虫潜伏于肺部”的视频刷爆了朋友圈,大家奔走相告:“吃小龙虾的要当心了!

  其实,不仅仅是小龙虾,水生动植物如鱼类、螺丝、菱角、荸荠、莲藕都是容易藏匿寄生虫的食物,难道这些食物统统都不吃了吗?不——在吃货的世界里,小龙虾、生鱼片、螺丝肉皆是人间美食,断舍离谈何容易啊!

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  超声波清洗

它的必杀技就是超声波,超声波清洗通过超声波换能器使水中产生数以万计的小气泡,这些微小气泡会迅速闭合并产生瞬间高压,连续不断产生的高压就像一连串爆炸迫使物体表面的污垢迅速剥落,达到物体全面洁净的效果。

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真正的免提电话


科幻电影里,经常出现一些镜头。人们把手在空中指指点点,就能操作电脑,还能把虚拟屏幕拉到眼前,或推到身后。如今这种技术已经初步实现了,比如微软的Kinect,这是一款游戏设备,它能检测游戏玩家手的位置与动作,并随之启动相应的操作,就是说玩家不需接触、触摸任何其他设备,直接用手“隔空”操作机器。但它还不太完美,若手放不到正确位置,就无法准确地下达指令,因此目前还无法大范围普及。

然而借助超声波,这种技术有望得到突破。有研究人员把一组超声波发射器所发出的超声波聚焦在小范围内,就能在空气里创建隐形按钮。

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超声波聚焦


肉眼虽看不见,但它能被皮肤感觉到,因为这会在皮肤上产生轻微的压力感。隐形按钮与物理按钮一样有效,并且人们不需将手放到“正确位置”,也不需按指定手势操作,只要循着压力感操纵它即可。


应用这项技术,很多电子设备就会变成完全防水的,非触摸式的,而且设备还能随时监控周围环境变化。届时智能手机将更智能,甚至不需要触摸,它就能识别你的意图,直接解锁、打电话。虚拟现实技术也将更加逼真,不仅能看到、感受到三维立体环境,还可以隔空操控它。这将为电子游戏和娱乐业带来新的发展空间。

另外,还可以把超声波与无线充电技术结合,将超声波能量转化为电能,这样家里、学校里、公司里只要有超声波发射器,手机就将永远有电。

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超声波与无线充电技术结合


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超声波全息图像


在医疗领域,超声波常常用来透视人体,并形成二维图像。如今这项技术正在得到进一步改善,二维图像将变成三维全息图像。

实现这种技术需要一种特定介质,通过超声波移动介质中的微观粒子,就能形成全息图像。例如,在水里投放一些塑料颗粒,事先设计的超声波会投射到水里,且会移动塑料颗粒,使其排列到特定方位,形成三维全息图像。

除了形成超声波全息图像,改进医学成像技术外,超声波还可以用在治疗方面,比如精确投放药物。

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“复明”眼镜


超声波另一个巨大用途,就是能让盲人“复明”。这借鉴了蝙蝠回声定位的原理。蝙蝠飞行时,不是靠视觉探路来捕捉猎物,相反它靠的是耳朵。蝙蝠发出超声波,遇到周遭物体、猎物时就会反射回来,蝙蝠根据反射回来的超声波,就能对周遭情况判断得一清二楚。反射回来的超声波包含了周遭物体的位置、形状、大小等信息。

美国科学家据此发明了超声波头盔,它可以像蝙蝠那样发出一种超声波,并能捕捉反射回来的超声波,再转换成人耳听得见的声音。只要经过学习,人类大脑就可以学会识别这种声音,把它转换成一种思维图像,包含周遭环境详细信息,从而使盲人“恢复”视觉。

在不久的将来,这项技术必会越来越具有实用性和便携性,或许有一天它会被装配到特制的眼镜里,使盲人戴上眼镜就能“看见”世界。

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牵引光束


能量强大的超声波,照射物体能使之离地悬浮。实验证明,只要有足够的能量,靠超声波托举物体腾空并向不同方向移动,是完全可能的。这与许多科幻电影里出现的牵引光束非常类似。

英国科学家已经证明,把一组超声波发射器以一定顺序排列,使它们发出的超声波聚焦,就可以产生足够强的力,举起珠子大小的物体,使之离地悬空。如果要举起更大的物体,比如一箱货或一个人,只需要加大能量,使超声波足够强大就可以。

目前还不清楚超声波能量对人体是否会有伤害,以及伤害有多大。但是,这项技术的用途仍然很广,比如在医疗领域,或许会带来许多革命性改进,可以用来移动药物,使其直达目标细胞。

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超声波地质勘探


超声波还可以用在地质勘探上。高功率的超声波振动具有强大能量,可以有效地压缩、挤压物质。在地质勘探上,它可以当“钻头”用,就像真实钻头一样,在地下挤压出一条通道。目前在勘探石油和天然气矿藏方面,这项技术正被应用和研究。

超声波回声定位技术,可以设计到无人机的传感器里面,使无人机能有效避开障碍物,从而可以飞往一些危险区域和人类难以企及的地方,完成人类无法完成的任务。

更重要的,超声波的勘探和定位技术并不局限于地球。未来人类登陆火星,开采资源就需要新的方式,因为火星上重力很小(约为地球的0.38倍),常规钻头无法产生足够的下钻力量。这时,用超声波钻探、收集样品,就正得其时。

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超声波塑料焊接
当超声波作用于热塑性的塑料接触面时,会产生每秒几万次的高频振动,这种达到一定振幅的高频振动,通过上焊件把超声能量传送到焊区,由于焊区即两个焊接的交界面处声阻大,因此会产生局部高温。又由于塑料导热性差,一时还不能及时散发,聚集在焊区,致使两个塑料的接触面迅速熔化,加上一定压力后,使其融合成一体。当超声波停止作用后,让压力持续几秒钟,使其凝固成型,这样就形成一个坚固的分子链,达到焊接的目的,焊接强度能接近于原材料强度。超声波塑料焊接的好坏取决于换能器焊头的振幅,所加压力及焊接时间等三个因素,焊接时间和焊头压力是可以调节的,振幅由换能器和变幅杆决定。这三个量相互作用有个适宜值,能量超过适宜值时,塑料的熔解量就大,焊接物易变形;若能量小,则不易焊牢,所加的压力也不能太大。这个最佳压力是焊接部分的边长与边缘每1mm的最佳压力之积。






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