超声波扫描显微镜基础知识-什么是超声波

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超声波扫描显微镜基础知识-什么是超声波？

超声波扫描显微镜，Scanning Acoustic Microscope (SAM)，利用超声波无损穿透的特点，通过检测超声波回波信号，实现对材料多层结构的非接触、无损检测分析。超声波扫描显微镜可以很好地探测出空洞、分层和水平裂纹等缺陷，是分析材料多层结构分布的最重要的无损检测方法，而光学显微镜（属于破坏性检验）、X射线检测方法是无法替代的。超声波扫描显微镜如此重要，那它利用探测缺陷的超声波到底是什么？超声波，Ultrasound，是指任何声波或振动，其频率超过人类耳朵可以听到的最高阈值20kHz（千赫），超声波由于其高频特性而被广泛应用于医学、工业、情报等众多领域。

超声波扫描显微镜基础知识-什么是超声波

超声波，ultrasonic wave
定义：频率高于20kHz的声波。
学科：物理学_光学、声学_声学
相关名词：声波换能器机械波
人们最熟悉的声波是可听声，即频率在20Hz~20000Hz的声波。到20世纪，随着电子学的发展，电声换能器可以产生、接收和利用任何频率、任何波形、几乎任何强度的声波，通过电子设备也可以“看”到声波了。这样不仅可以“看”到耳朵听到的可听声，还可以“看”到高于20000Hz的超声波和低于20Hz的次声波。
超声波和可听声、次声波一样都是在介质中进行传播的机械波。由于其波长短，超声波具有许多特点。超声波是高频率的声波，在同一介质中传播时，随着频率的增大，被介质吸收的能量就愈大。同一频率的超声波，因传播的介质不同，传播的距离就不同。超声波在气体、液体、固体中传播时，其吸收依次为强、较弱、弱。
许多动物都能发射和接收超声波，其中以蝙蝠最有代表性，它能利用微弱的超声回波在黑暗中飞行并捕捉食物。由于超声波方向性好，在水中传播较远，人们据此发明了声呐，常用于水下航行。
超声波由于波长较短，因而具有方向性好、穿透能力强、易于获得较集中的声能的特点，可用于探测、测速、焊接、碎石等，比如超声波扫描显微镜可非接触无损探测材料或器件内部的结构和缺陷。超声波的空化作用常被用来清洗油污。超声波不仅在生产中有着广泛的用途，在日常生活中也有着各种各样的应用，比如医院最常用的B超（B型超声波检查设备）就是利用超声波进行体内检查；北方冬天里常用的加湿器，有的也用到了超声波。

超声波扫描显微镜基础知识-超声波的特点

超声波在军事、医疗及工业中有较大的用途。它应用按功率的大小可分为功率超声波和检测超声波。功率超声波的应用包括焊接、钻孔、粉碎、清洗、乳化等，它们多属于只发射不接受的超声波设备。目前人们对超声波加工的确切理论仍未透彻认识。检测超声波在军事中的应用有雷达定位等。医用超声波可以穿透肌肉及软组织，使得这项技术常用来扫描很多器官，以协助医疗上的诊断和治疗。产科超声波也常用在怀孕时期的检查。医生可以利用超声波成像法透视身体，但由于超声波不能穿透骨头，所以虽然超声波对人体伤害比较低，但仍不能完全取代X光。典型超声波大约2MHz到10MHz的频率，而超声波扫描显微镜能够利用高达GHz频率的超声波实现超精密无损检测，检测超声波波设备有发射及接收。

超声波扫描显微镜基础知识-常见声波频率范围