前言: 聲響在正常聽覺的人們生活都會接觸到,不論是弦律優美的音樂, 或是吵雜刺耳的噪音都是聲響;彈奏鋼琴、擊鼓、工地打樁或是落葉聲 ,都是由於它們的琴弦、鼓膜、金屬撞擊、葉子與地面碰觸的振動傳到 周圍的空氣,振人們的聽覺系統中的耳膜,傳導到人們的聽覺神經,使 原為外部的振動成為音感。因此所謂的聲響其實是一種振動,人們之所 以能聽到這些聲響,是因為產生聲響的振動,被人類的聽覺神經轉換為 聲音。 各種聲響振動的次數與振動幅度的大小不一樣,對耳膜的刺激也不 一樣,振動的次數就決定音的高低,振動幅度的大小就產生強弱不同的 音;一般人把人類聽覺系統所聽不到的音響稱之為「超音波」,但人類 的的聽覺神經是因人而異,每個人所能接收的音響範圍也是不一致。由 於可聽音響的上下限範圍不易界訂,通常是以20KHz以上的音波稱為「超 音波」。 聲響在正常聽覺的人們生活都會接觸到,不論是弦律優美的音樂, 或是吵雜刺耳的噪音都是聲響;彈奏鋼琴、擊鼓、工地打樁或是落葉聲 ,都是由於它們的琴弦、鼓膜、金屬撞擊、葉子與地面碰觸的振動傳到 周圍的空氣,振人們的聽覺系統中的耳膜,傳導到人們的聽覺神經,使 原為外部的振動成為音感。因此所謂的聲響其實是一種振動,人們之所 以能聽到這些聲響,是因為產生聲響的振動,被人類的聽覺神經轉換為 聲音。各種聲響振動的次數與振動幅度的大小不一樣,對耳膜的刺激也 不一樣,振動的次數就決定音的高低,振動幅度的大小就產生強弱不同 的音;一般人把人類聽覺系統所聽不到的音響稱之為「超音波」,但人 類的的聽覺神經是因人而異,每個人所能接收的音響範圍也是不一致。 由於可聽音響的上下限範圍不易界訂,通常是以20KHz以上的音波稱為 「超音波」。
1、何謂超音波: 通常我們所指的超音波是依頻率來區分,一般在20KHz以上的 音波我們稱之為超音波(ULTRASONIC WAVE),而20Hz-20KHz 是為人耳可聽及音波的週波數範圍,我們則稱為聲波。超音波的範 圍廣泛,目前運用於動力,其超音波的頻率範圍約為10KHz-3MHz ,在通信計測的應用大約為50KHz -20MHz,而應用于塑膠熔接則為 15KHz-40KHz,IC或電晶體用細線的接合(BONDING)則為60KHz- 120KHz,我們也都簡化統稱之為超音波。
2、超音波的發現: 超音波的發現據考是在19世紀末期,而最早被應用是因1912年 TITANIC號郵輪在北大西洋遭冰山撞沉後,當時科學家開發聲納 (SONAR),在海中發射超音波,來探測海深及海中肉眼看不見的 物體,及用以量測距離。此後就有科學家不斷的研究發展,他們將 它發射於固體和氣體中,研究超音波有關的傳播特性,這種研究工 作持續發展著,至今對人類產生很深遠的影響。 3、音波的種類: 通常在媒質中傳播的超音波有以下幾種: 縱波(longitudinal wave , P波)縱波又稱壓縮波(comperession wave), 媒質粒子的振動與波的進行是方向一致的,專供強力超音波的應用。 橫波(transverse wave)橫波又稱剪斷波(shear wave , S波),媒質粒子 的振動是以與波垂直的方向進行,部份供超音波探傷計等的計測用。 彎曲波(flexural wave ,bending wave)在棒或板的撓曲振動時,呈現彎曲 波,在沿波進行方向的中心線上之媒質粒子只進行橫振動,接近媒質表 面的粒子進行壓縮、伸張運動。 表面波(surface wave)表面波又稱Rayieigh波
4、超音波的應用: 至1950年代超音波的應用,才被廣泛應用於工業和通信上,而1960年 代更開始被應用于醫療用途,及日常生活相關的產品。 超音波計測應用在工業上目前有: 聲納、魚群探測儀、海底地型量測儀、空間測距儀、地質探測儀、 金屬探傷儀、厚度計、流量計、液面計、濃度計、黏度計、、等。 超音波應用于醫療診斷上有: 超音波嬰兒探測、胸腔乳房探測、內臟探測、腹部探測、腦部探測、 腫瘤、癌、、等探測診斷。 動力超音波應用在工業上目前有: 超音波塑膠熔接、點焊、切除、埋植、成型、鉚接、縫切、、等。 金屬-非金屬方面應用則有,超音波洗淨、超音波研磨、焊接、 IC BONDING、切割、雕刻、電渡、精密加工,照相機鏡頭伸縮超音 波動力馬達、、、等。 超音波應用在食品上有: 啤酒、碳酸飲料的加速脫泡乳化、蛋糕切割及食品容器及包裝用品 等雜質檢測及液面檢測。 動力超音波應用於醫療上有: 超音波結石振碎機、洗牙機、呼吸道治療器、熱療按摩器、超音波 手術刀、臉部、腹部按摩器、、、、、等。 上述資料部份內容引述: 超音波工學理論實務 後漢出版社有限公司 編著者:賴耿陽 (待續....) |