超声波精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇超声波范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

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关键词：超声波成像；延迟线振荡器；传感器

中图分类号：P631.5 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）19-0024-02

0 引言

超声波测量中的基本量是声波在物质中传播的衰减和速度，超声波波谱学确立了这些物理量的频率特性测量。包括液体、气体、陶瓷以及金属等固体测量对象以及生物组织和有机高分子材料等测量对象，超声波测量的应用广泛之极。超声波测量的另外一个重要组成部分是一些组织特性，比如说生物组织的弹性性质及形状之定量化为目标的组织特性等等。超声波测量也大量的应用在检测外部状态的传感器上。具有代表性的传感器为弹性表面声波器件内装入叉指换能器和延迟线振荡器构成传感器。

1 超声波摄像技术

1.1 超声波显微镜 在这个领域里超声波测量技术发挥着巨大作用，弹性性能和评估光学不透明物为测量特点的超声波显微镜被研制出来，目的是为了提高对比度。其结构分为两种，机械扫描式超声波显微镜和激光扫描式超声波显微镜。在实际应用中，超声波显微镜利用超声波图像显示光学不透明物中的弹性性能的微小变化和缺陷在成像原理以及构件结构都已成熟的基础上，广泛应用到医学、牙科学等生物学领域。

声学透镜是超声波显微镜所用的超声波换能器的重要部件，此部件大部分是利用蓝宝石棒的一端加工成半球形制作出来的，它的生产需要需要高精度的精密加工技术。超声波换能器用来产生高频超声波，是由Zn0压电薄膜的厚度振动摸式构成。又如通过菲涅耳图的浸蚀制造声学透镜，和叉指换能器都被陆续的研制出来。叉指换能器可以使激振的瑞利波转变为液中的体声波。

超声波显微镜也有其特殊类型，比如说极低温超声波显微镜、利用声光效应的超声波显微镜以及非线性超声波显微镜。提高超声波显微镜的分辨率有两种手段，分别是增大超声波显微镜的工作频率和作为声传播耦合物的液体上采用声速小的液体。比如说极低温超声波显微镜，作为呈现染色体、心脏的纤维芽细胞、细菌等细微物质的超声波显微镜，对其分辨率要求的很高，所以采用液氮或液氦这样的超声波吸收小、声速低的低温液体作为传播耦合物。

1.2 超声波诊断装置 在医疗诊断领域超声波诊断装置应用十分广泛，如妇产科、内科、心脏外科等等。为了达到该装置的实时观察和对人体组织细胞无损害，我们采用相控阵换能器，在设计的时候需要考虑到超声波诊断装置的超声波束焦距可变和高速扫描。相控阵换能器的探头是由由多个长方形的振子及与其对应的相同数量的延迟线构成。延迟线是为了使振子得到适当的延迟，利用依次切换的超声波束进行扫描。聚焦束是通过端部稍微快于中间部分的方式激振得到的。

设相控阵换能器的探头的长方形振子的宽为w，厚度为t，当wt

超声波CT与超声波回波法以及X射线CT获得的诊断信息不同而作为医学诊断领域的另一个技术，它的超声波图像是利用CT规则系统来实现的。它具有可定量评估的特点，它的超声波参数为衰减常数及声速为图像化。因为人体内的气体和骨骼能引起超声波CT的数据欠缺以及波动性产生的束具有扩展性，所以在实际应用中X射线CT的成像质量要稍微好些。后来经过研究，在衰减和速度两方面能改善超声波CT的成像质量，逐渐发挥了超声波CT的特点。

在血流速度分布的断层成像方面，超声波血流检查法比较卓越，它利用多普勒效应进行相位检测和多通道监测，其结果具有实时性和很高的精度，适于定量测量。

2 无损伤装置

超声波无损探伤测量技术已经得到了良好的发展，传统的测量装置是以金属结构物为主要对象的，而且分辨率低，现在这项技术被广泛应用到陶瓷、电子元件领域。选择陶瓷作为结构，是因为陶瓷材料的强度很好。但是陶瓷太脆，而且相对于一般金属来说其强度的分散性也稍大。陶瓷能广泛应用的关键在于无损探伤。陶瓷结构的无损探伤是因为10-30纽米的陶瓷破坏缺陷要远小于一般金属。相对于水的纵波声速1500m/s来说陶瓷中纵波声速要大很多，为7000-12000m/s，陶瓷和水界面处的折射率就非常大。正是因为此，就需要长焦距探头来测定距表面较深位置的缺陷。半导体电子元件内部空隙、裂纹、粘接处脱落等问题在过去视为难点，现在利用脉冲压缩改善信噪比的方法使得超声波探伤装置很轻易的攻克这一难题。

新研制的采用高分子压电薄膜制作的凹面换能器和声波的匹配非常紧密。此高分子压电振子的带宽在对于窄超声脉冲的发送与接收表现卓越，同时液体及活体的声阻抗与高分子压电振子非常接近，而且其易于粘贴材料柔软，所以被广泛应用。此外，液体中超声波换能器也被研制出来，它的原理是利用泄漏的冲击波或表面波转化为液体中的体声波这种模式转换现象来制造的。

篇(2)

关键词： 超声波 特性 应用

一、超声波的描述

机械振动在介质中传播而形成机械波。人耳能够听到的机械波称为声波，其频率范围大致在20Hz-20000Hz之间，频率低于20Hz的机械波称为次声波，频率高于20000Hz的机械波称为超声波。次声波和超声波都不能引起人耳的听觉，它们与声波的本质相同，遵守共同的运动规律，可在固体、液体、气体中传播。它们的声速相同，在流体中以纵波的形式传播。目前人类已能获得1012Hz的超声波。随着超声技术的发展，超声波已广泛地应用在医学、工业、国防、农业等领域。超声技术在医学上的应用已有半个多世纪，已成为医学中不可缺少的临床诊断手段之一。在医学诊断上所使用的超声波是由压电晶体一类的材料制成的超声探头（换能器）产生的。

二、超声波的特性

由于频率f升高，波长λ变短，超声波具有其特殊性，近似于光的某些特征，如束射性，由一种媒质进入另一种媒质发生折射、反射等；同时有很强的被吸收性与衰减性，带有很强的能量。以下简要介绍超声波的几个主要特性：

1.超声波的束射性

人耳可感受的声音是无指向性的球面波，即以声源为中心呈球面向四周扩散，周围均能听到声音。超声波频率很高，方向性（即束射性）较强。当超声波发生体――压电晶体的直径尺寸远大于超声波波长时，则晶体所产生的超声波就类似于光的特性。压电晶体片直径愈大或频率越高，即波长λ愈短，则近场区的长度愈长，此超声波场的束射性就愈好。

2.超声波的透射、反射、折射与聚集

在一个黑暗的环境里将一束光线投射到一个盛满水的透明玻璃烧杯里，我们将十分清楚地看到光线在水面上产生的透射、反射与折射现象。由于频率较高，因此超声波在定向传播时，在两种不同媒质的分界面上，会出现类似于光线的透射、反射和折射现象。

超声波的聚集现象和光线的聚集现象是一样的。利用超声波聚集装置可以将超声波束会聚到一点，从而将超声波的声强提高几倍甚至几千倍，利用这样巨大的声强可以做许多很有意义的工作，例如超声波切割、超声波钻孔、超声波打磨等。

3.超声波的吸收与衰减

声波在各种媒质中传播时，由于媒质要吸收掉它的一部分能量，因此随着传播路程的增加，声波的强度会逐渐减弱。

在一个广场上，一个民族弦乐正在为广大群众作街头演出，当你从远处走近这个乐队时，首先听到的是那音调低沉的鼓声，慢慢走近乐队，你会逐渐听到锁呐声、笛声、二胡声等;最后走到乐队周围时，你才会听到那音调很高的清脆的铃声。

这个例子很生动地说明了各种不同频率的声波在空气中传播时被吸收的程度是不同的。频率越高的声波，空气对它的吸收越强，所以超声波传播的距离较短。

4.超声波的巨大能量

超声波之所以在工业、国防和医疗等方面发挥着独特而又巨大的作用，一个重要原因是超声波比声波有着极为强大的功率。根据声学工作者的实验测定，一般的讲话声音的能量是很小的。假设我们想用普通说话的能量来烧开一壶水，那么必须动员700多万人，连续说上12个小时才行。超声波具有的能量要比声大得多。根据有关声学实验测定，频率为100万赫兹的超声波的能量，要比同幅度的频率为1000赫兹的声波的能量大100万倍。可见，拥有巨大的能量，是超声波的一个重要特点。

5.超声波的声压特性

所谓“声压”指的是由于声波的振动而使声场中的物体受到的附加压力的强度，单位为千克/平方厘米，声波的声压非常微小，其数值约为以1×10-6千克/平方厘米-1×10-6公斤/平方厘米。这么微小的声压，一般是不引起人们的注意的。但是，超声波的声压数一般是很大的。例如，一般强度的超声波射入水中时，而产生的声压可以达到数个大气压。超声波之所以能够产生这样强的声压，其根本原因超声波的频率很高，所以进入介质时，高密度分子间的伸拉很快，致使其间形成瞬时的真空与压缩高密度区，产生巨大的压力差。当振幅达到一定程度时，超声波拥有的能量十分巨大。

三、超声波的应用

1.超声波诊断

目前医学应用的超声诊断方法有不同的形式，可分为A型、B型、M型及D型四大类。

A型：是以波形来显示组织特征的方法，主要用于测量器官的径线，以判定其大小。可用来鉴别病变组织的一些物理特性，如实质性、液体或是气体是否存在等。

B型：是用平面图形的形式来显示被探查组织的具体情况。检查时，首先将人体界面的反射信号转变为强弱不同的光点，这些光点可通过荧光屏显现出来，这种方法直观性好，重复性强，可供前后对比，所以广泛用于妇产科、泌尿、消化及心血管等系统疾病的诊断。

M型：是用于观察活动界面时间变化的一种方法。最适用于检查心脏的活动情况，其曲线的动态改变称为超声心动图，可以用来观察心脏各层结构的位置、活动状态、结构的状况等，多用于辅助心脏及大血管疫病的诊断。

D型：是专门用来检测血液流动和器官活动的一种超声诊断方法，又称为多普勒超声诊断法。可确定血管是否通畅，管腔有否狭窄、闭塞，以及病变部位。新一代的D型超声波还能定量地测定管腔内血液的流量。近几年来科学家又发展了彩色编码多普勒系统，可在超声心动图解剖标志的指示下，以不同颜色显示血流的方向，色泽的深浅代表血流的流速。

2.常用超声波仪

（1）超声波碎石机

超声波碎石机是靠机器发送超声波入人体，利用超声波巨大的能量，使人体内的结石产生共振并因此被震荡粉碎，从而减缓病痛，达到治愈的目的。

（2）超声波加湿器

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。在我国北方干燥的冬季，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。治疗咽喉炎、气管炎等疾病，药品很难经血液流到患病的部位，利用加湿器的原理，把药液雾化，让病人吸入，能够提高疗效。

（3）超声波清洗

超声波清洗的原理是由超声波发生器发出高频振荡信号，通过换能器转换成高频机械振荡而传播到介质――清洗液中。超声波在清洗液中疏密相间地向前辐射，使液体流动而产生数以万计的微小气泡，存在于液体中的微小气泡（空化核）在声场的作用下产生振动，当声压达到一定值时，气泡迅速增长，然后突然闭合，在气泡闭合时产生冲击波，在其周围产生上千个大气压力，破坏不溶性污物，而使它们分散于清洗液中。当团体粒子被污物包裹而粘附在清洗件表面时，污物被乳化，团体粒子即脱离，从而达到清洗件表面净化的目的，而不需直接接触物件的表面。眼镜店洗眼镜时用的就是这种方法。

（4）超声波探伤仪

用超声波检测材料的仪器称之为超声波探伤仪。它的原理是：超声波在被检测材料中传播时，材料的声学特性和内部组织的变化对超声波的传播产生一定的影响，通过对超声波受影响程度和状况的分析了解材料性能和结构变化。超声波检测方法通常有穿透法、脉冲反射法、串列法等。

超声波的接收和产生原理相似，当超声波遇到不连续性介质时，即会产生反射，反射的超声波使压电晶片振动，继而在压电晶片两端产生电压，电压转化为探伤仪屏幕上的波形，屏幕x方向是电压探伤仪加在压电晶片上的电压，y方向是压电晶片受振动产生的电压。这样就形成了屏幕上的波形。

现在还有立体超声波显象、超声波CT、超声波内窥镜等超声波技术不断涌现出来，并且还可以与其他检查仪器结合使用，使疾病的诊断准确率大大提高。超声波技术正在医学界发挥着巨大的作用，随着科学的进步，它将更加完善，将更好地造福于人类。

参考文献：

［1］王慕冰，袁泽惠.超声波在医学中的应用［J］.中国西部科技(下半月)，2004，(10)：125-126.

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1、超声波：频率高于20000 Hz的声音叫做超声波。（蝙蝠、海豚等可发出超声波）其定义,可能是因为此种声波超过人类听力频率范围的上限,故称为超声波。

2、频率超出人耳可听范围的声波。超声波的频率高于20，000赫，波长较短，近似作直线传播，在固体和液体内衰减比电磁波小；能量容易集中，因而能引起剧烈的振动，产生许多特殊效应。广泛用于工农业生产、医疗卫生等方面。

（来源：文章屋网 ）

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说明来意之后，我被安排与新的员工一起进行了几天的培训。可以说，对于公司的了解是从培训开始的。在几天的培训中，我了解了很多有关公司主导产品的应用和最初的公司发展地界。这里的主要产品是超声波技术。

超声波技术是近年来的新兴技术，应用于制作塑料制品行业。同时，对于模具的成型也应用广泛。一个超声波机器设备通常能与多个模具相匹配。它是借助超声波的摩擦生热，使塑料制品快速软化，从而实现塑料制品的的焊接工艺。它在90年代由台湾引入中国大陆，最早在广州一带设厂，现在在上海也有其公司，它之所以能在这样的大都市立足是因为它有其他焊接设备所没有的优点，成本低，环保等等。它是目前最先进的轻工业设备。

培训结束后，我被直接派入人事管理部门，做一些辅工作。这里的配置大体有三个大的部门：生产部、业务部和管理部门。

作为生产部的操作工人需要熟练的掌握超声波的每项操作，并且具备相当的涉及物理和机械操作的工作经历。他们的任务是解决问题和在原有的基础上对设备进行改进。对于顾客的要求的新兴设备要有自创和发明。

操作部门是技术性人才的云集地，是一个企业的地基所在。

处于业务部门的人员需要一定的业务能力作为支撑，他们的重点是寻找在线市场和潜在市场，把最新的工艺扩大化，以实现企业间的双赢。同时业务人员还要对超声波的操作要有了解。业务人员以业绩的多少获得工资以外的提成。

所有这些人员之外配备了专门进行疏通和管理的管理人员。他们主要对日常的事宜进行有针对性的管理，组织开会，调整资金，对工作成果进行验收。

从表面上看，部门与部门之间是相当清晰的，但是实际并不是如此。半个月下来，我发现公司的管理有不当之处，致使部门间的分工出现混乱。比如在人事调动上，出差的业务员常常会在与客户进行谈判时，客户要求有专业的人员来操作示范，所以总是要两两出差，导致公司操作层不能按时完成客户的定单。其实解决这样的问题，有两种方法：一是业务员在介绍这种产品时，可以预先对他的操作进行熟悉，二是将顾客的意愿（这里主要是指客户要求的超声波技术的焊接效果）带回公司，再把它制成样品给顾客看，如果通过，就按合同交易。再比如在工作时间上，因为大多数员工是住在公司的，所以没有规定的工作时间安排。这使得有些员工很晚才上班，或者即使到下班时间还在办公室或者车间。

我还分别在几个部门进行调查，看到了一些由于管理不当而导致的缺陷。

一线的生产部门主要存在的问题有：第一，新入公司的人对于这个行业熟知程度比较低，一开始无法完成任务。针对这样的情况，老的技术工真正出山的很少，他们都是自己干自己的。企业内新老员工互相排挤，社会弊病一时难以治愈。第二，即使员工加班加点，但是仍然不能完成任务，这其中的原因在于公司没有针对公司的现状作出正确判断，以至于公司定单太多，而本身设备有限也使其受到影响。

业务人员大多是刚毕业的大学生，业务能力欠缺，偶遇挫折丧失信心的大有人在。就我个人来说，人才是要的，但是有经验的人才更是需要。

没有明确的管理规章制度是造成管理不善的重要原因。

我把我的想法说给经理听后，他回答我说，其实他们也知道这其中会有一定的影响，但是，如果从人性上来考虑，这样的管理是他们对于后期工作而做的一项必要措施。这里我将阐述的是该公司的管理理念。

公司采用人性化管理理念，注重员工的心理。原来这里的经理和员工都是同吃同住。这里没有严格的打饭制度，饮食上，员工和上司没有分别。员工与上司在业余以朋友相称，结伴吃玩没有拘束。再有如果员工因为工作压力大出现精神反差时，作为上司会主动开导并且单方面会提出休假或者其他方式以最大限度帮助员工战胜困难，求得心理平衡。

公司不想制定有关规章制度是因为现在很多企业都用规则约束员工。比如迟到扣钱等，都使员工影响工作。员工对公司的不满直接导致了公司工作环境不佳，从而影响了产品销量。

因此，我也不难理解老板的用心。再者，老板在前面谈到这些措施是为后期打基础的。现在公司尚处于初创期，要的是人与人之间的齐心协力，要的是不怕苦的干劲。至于以后，等到时机成熟，对于管理完善化，将被针对性的落实。

以人为本，服务员工，实现效益，这也许就是企业制胜的法宝所在。

不久，我的工作已经涉及公司的财务。我花了大量时间在公司的账目上，特别是今年的财务状况。我凭借半年的会计基础制定了表格，并把所有的费用归类。

做帐目不是一件容易的事情，非常繁琐。没有耐心会很吃力。整整一个星期，我把账目制成表格给了老刘。老刘是公司的总会计师。从整个账目来看，公司存在很大的财政问题，公司的利润空间非常大，但是实际利润却只有一半，很多钱被花莫名其妙。再看看这些被归类的账目，可以很清楚地看到，平时员工的生活费用都算在了差旅费上面。还有一些公司员工的聚餐全部来自公司，另外，房租、电话、办公用品、设备等都是一笔不小的费用。所以，这些账目很快就清晰了。但是，目前我们所要面对的不是这个问题。这些支出很多是没有收据和发票的，也就没有办法把账目作平。

我把这样的情况跟上级汇报后，他们的说法是要我把账目最大限度的填平，可是，我学习的东西实在有限。我唯一的办法就是能否在一些老顾客那里拿到票据。再有我找到了一些可以证明购买产品有效凭证，并要求卖方给我们开票。经过一番周折，填了一些，但是，也只是绵薄之力。

想不到的是，第二天，公司的经理就和我谈话，并且非常友好的感谢我这阶段中，对公司所作的一切，并且要我毕业后能到那里就业。我仔细想了一下，委婉的拒绝。我说了自己的专业，至少在我毕业后的两年内，我仍然以我的专业为主。我很明白，现在大学生毕业后，很难找到与自己专业相对口的工作，所以，毕业后寻找新的出路是很正常的，但对于我来说，我仍然希望学有所用。

通过这次社会实践，我学到了很多东西。特别是人性这个东西。我一直相信，要成事必先成人，无任是一个企业还是一个集体。

实践的感受

通常人们认为，人才是企业竞争制胜的关键。其实，优秀的人才只是具备好的精神与文化才能发挥更有益的作用。顶尖的人才，可以精诚合作搞出世界上最好的产品，也可以上演最惨烈的争斗。因此，一个企业刘关张诸葛亮赵云一应俱全并不一定就有战斗力。如果缺乏富于凝聚力和团结精神的文化，这个企业不过是“一盘散沙”，就算人才再多，也必将沦于内耗，产生不了强大的合力。我的结论是：人才并不必然构成生产力，

有人说，可以通过引进好的制度来实现人与人之间的分工合作。这当然是可行的思路。不过，制度就其本质而言并非是一些条条框框，以及写在本子上的东西，而是人们内心中活的潜在规则，是由文化内生的一整套东西。制度经济学集大成者道格拉斯就说过“制度包括人类用来决定相互关系的任何形式的制约。”也就是说，制度可以是正规的，也可以不是正规的，或者二者兼而有之。理解制度的奥秘就在于：制度的精神重于形式。好比说，如果大家都吸烟，即使墙上写着“禁止吸烟”也可能无济于事；反之，如果大家都是不吸烟的人，没有文明告示也不会有人抽烟。制度创新的关键不是求取制度的形式，而是获得内在的制度精神，其中文化建设至关重要。

有些地方，人和人之间互相信任、友爱、路不拾遗；但另外一些地方，人与人之间相互为害，就需要装上防盗门以保安全，企业内部人与人之间以及企业之间的情形也是这样。如果缺乏友爱与合作的文化，完全靠防盗门的制度来激励和监管的话，成本就会急剧上升，无法与那些不装防盗门的企业竞争。

早在80年代，中国的企业就提出过建设“企业文化”的口号，并视之为企业获得最大回报的关键，可见企业其实知道“文化”的厉害的。

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[关键词]超声波 传感器 疾病诊断 测距系统 液位测量

一、超声波传感器概述

1.超声波

声波是物体机械振动状态的传播形式。超声波是指振动频率大于20000Hz以上的声波,其每秒的振动次数很高,超出了人耳听觉的上限,人们将这种听不见的声波叫做超声波。超声波是一种在弹性介质中的机械振荡,有两种形式:横向振荡(横波)及纵向振荡(纵波)。在工业中应用主要采用纵向振荡。超声波可以在气体、液体及固体中传播,其传播速度不同。另外,它也有折射和反射现象,并且在传播过程中有衰减。超声波在媒质中的反射、折射、衍射、散射等传播规律,与可听声波的规律并没有本质上的区别。与可听声波比较,超声波具有许多奇异特性:传播特性──超声波的衍射本领很差,它在均匀介质中能够定向直线传播,超声波的波长越短,这一特性就越显著。功率特性──当声音在空气中传播时,推动空气中的微粒往复振动而对微粒做功。在相同强度下,声波的频率越高,它所具有的功率就越大。由于超声波频率很高,所以超声波与一般声波相比,它的功率是非常大的。空化作用──当超声波在液体中传播时,由于液体微粒的剧烈振动,会在液体内部产生小空洞。这些小空洞迅速胀大和闭合,会使液体微粒之间发生猛烈的撞击作用,从而产生几千到上万个大气压的压强。微粒间这种剧烈的相互作用,会使液体的温度骤然升高,从而使两种不相溶的液体(如水和油)发生乳化,并且加速溶质的溶解,加速化学反应。这种由超声波作用在液体中所引起的各种效应称为超声波的空化作用。

超声波的特点:(1)超声波在传播时,方向性强,能量易于集中;(2)超声波能在各种不同媒质中传播,且可传播足够远的距离;(3)超声波与传声媒质的相互作用适中,易于携带有关传声媒质状态的信息(诊断或对传声媒质产生效应)。

2.超声波传感器

超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。以超声波作为检测手段,必须产生超声波和接收超声波。完成这种功能的装置就是超声波传感器,习惯上称为超声换能器,或者超声探头。

超声波探头主要由压电晶片组成,既可以发射超声波,也可以接收超声波。超声探头的核心是其塑料外套或者金属外套中的一块压电晶片。构成晶片的材料可以有许多种。超声波传感器主要材料有压电晶体(电致伸缩)及镍铁铝合金(磁致伸缩)两类。电致伸缩的材料有锆钛酸铅(PZT)等。压电晶体组成的超声波传感器是一种可逆传感器,它可以将电能转变成机械振荡而产生超声波,同时它接收到超声波时,也能转变成电能,所以它可以分成发送器或接收器。有的超声波传感器既作发送,也能作接收。 超声波传感器由发送传感器(或称波发送器)、接收传感器(或称波接收器)、控制部分与电源部分组成。发送器传感器由发送器与使用直径为15mm左右的陶瓷振子换能器组成,换能器作用是将陶瓷振子的电振动能量转换成超能量并向空中幅射;而接收传感器由陶瓷振子换能器与放大电路组成,换能器接收波产生机械振动,将其变换成电能量,作为传感器接收器的输出,从而对发送的超进行检测。控制部分主要对发送器发出的脉冲链频率、占空比及稀疏调制和计数及探测距离等进行控制。

二、超声波传感器的应用

1.超声波距离传感器技术的应用

超声波传感器包括三个部分:超声换能器、处理单元和输出级。首先处理单元对超声换能器加以电压激励,其受激后以脉冲形式发出超声波,接着超声换能器转入接受状态,处理单元对接收到的超声波脉冲进行分析,判断收到的信号是不是所发出的超声波的回声。如果是,就测量超声波的行程时间,根据测量的时间换算为行程,除以2,即为反射超声波的物体距离。把超声波传感器安装在合适的位置,对准被测物变化方向发射超声波,就可测量物体表面与传感器的距离。超声波传感器有发送器和接收器,但一个超声波传感器也可具有发送和接收声波的双重作用。超声波传感器是利用压电效应的原理将电能和超声波相互转化,即在发射超声波的时候,将电能转换,发射超声波;而在收到回波的时候,则将超声振动转换成电信号。

2.超声波传感器在医学上的应用

超声波在医学上的应用主要是诊断疾病,它已经成为了临床医学中不可缺少的诊断方法。超声波诊断的优点是:对受检者无痛苦、无损害、方法简便、显像清晰、诊断的准确率高等。

3.超声波传感器在测量液位的应用

超声波测量液位的基本原理是:由超声探头发出的超声脉冲信号,在气体中传播,遇到空气与液体的界面后被反射,接收到回波信号后计算其超声波往返的传播时间,即可换算出距离或液位高度。超声波测量方法有很多其它方法不可比拟的优点:(1)无任何机械传动部件,也不接触被测液体,属于非接触式测量,不怕电磁干扰,不怕酸碱等强腐蚀性液体等,因此性能稳定、可靠性高、寿命长;(2)其响应时间短可以方便的实现无滞后的实时测量。

4.超声波传感器在测距系统中的应用

超声测距大致有以下方法:①取输出脉冲的平均值电压,该电压 (其幅值基本固定)与距离成正比,测量电压即可测得距离;②测量输出脉冲的宽度,即发射超声波与接收超声波的时间间隔 t,故被测距离为 S=1/2vt。如果测距精度要求很高,则应通过温度补偿的方法加以校正。超声波测距适用于高精度的中长距离测量。

三、小结

文章主要从超声波与可听声波相比所具有的特性出发,讨论了超声波传感器的原理与特点,并由此总结了超声波传感器在生产生活各个方面的广泛应用。但是,超声波传感器也存在自身的不足,比如反射问题,噪声问题的等等。因此对超声波传感器的更深一步的研究与学习,仍具有很大的价值。

参考文献:

[1]单片机原理及其接口技术.清华大学出版社.

[2]栗桂凤,周东辉,王光昕.基于超声波传感器的机器人环境探测系统.2005,(04).

[3]童敏明,唐守锋.检测与转换技术.中国矿业大学出版社.

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【关键词】超声波;降粘;岩心驱油;原油

1.引言

我国油田油井大多数为陆相沉积，并且油藏类型特别繁多。因此开发一套增加油气产量的技术显得尤为重要。传统增产技术有一定效果，但是开发成本高、污染严重等因素直接缩减了技术的发展。而超声波技术属于物理技术，非接触式方式可进行无损处理，它的潜在优势更是受国内外的广泛关注。超声波已被用于生产生活中的各个领域，例如采油时的解堵、防蜡、脱水、防垢等。在国外，超声波技术已经广为推广，油井生产中产量提高百分之四十以上，原油提取量提高百分之十以上。在国内，自上世纪五十年代以来，超声波技术已取得了显著的成就[1]。本文以超声波理论为基础，构建了一个完整的实验室平台，对岩心的油层进行研究，分析超声波对油层的作用。改变超声波的频率、功率、作用时间、原油环境等参数，得出实验数据，并优化实验。

2.超声波驱油理论研究

2.1 超声波遵循几何光学定律

本系统所采用的超声波具有非常类似的光学传输规律。例如超声波可以发生反射、折射、散射等等。经过更深入的了解和研究以后发现，超声波的频率越高，光学特性越显著，也就越靠近光波。根据这一理论特性，利用不同波长的超声波的不同影响来促使油层发生不同反应，以实现各种应用场合[2]。

2.2 超声波的吸收特性

超声波的吸收系数如下[3]：

（1）

根据上面公式可以看出，与音频或者低频声波相比较，超声波在物体介质中的吸收作用更大，并且超声波在介质中的传播距离更短。经过试验证明，超声波的频率越大吸收作用越强，传播距离也越短。超声波的吸收作用在气体介质中的效果最强，固体介质中效果最弱，在液体介质中的效果介于二者之间。

2.3 超声波功率

超声波在介质中传播时的平均功率可用如下公式表示：

（2）

公式中Pa表示最大声压幅值，ua表示最大值点的速度，Pz表示的是有效声压幅值，而uz为有效质点速度。

通过对上述公式的观察，很容易得出，超声波的功率会远大于音频声波或者低频声波。由于这种突出优势使得超声波在各个领域中广泛使用。当超声波传入媒介以后，介质中的物质会随着超声波而振动，并且振动频率与超声波频率保持一致。因而介质物质由于振动所获得了能量，大小与介质分子质量成正比，与介质的振动速度的平方成正比。

利用这一运动过程，超声波所产生的机械能为介质分子提供较高的加速度，这是利用超声波对物质进行处理、改变的主要原因。

3.岩心超声波驱油系统设计

本实验采用三个不同岩心渗透率的岩心，岩心的长度为5cm，直径为2.5cm，渗透率分别为30*10-3 um2、150*10-3 um2、300*10-3 um2。岩心超声波驱油实验在实验室环境中进行，常温常压。通过不同参数因素定量分析实验所得数据，研究超声波对油层岩心渗透率的相应，进而得出超声波驱油效果。

本实验采用的实验装置如图1所示：

图1 超声波作用岩心实验装置

如图1所示的装置中，1处代表岩心的夹持器，2处表示岩心，3处代表测量压力系统装置，4代表超声波换能器，5处代表超声波发生器，6处为岩心高压泵，7处为量筒。

4.岩心超声波驱油实验

4.1 超声波频率对岩心驱油效果的影响

频率是超声波的固有属性，是将超声波与其他声波区分出来的重要因素。因此超声波对岩心的作用也起着相当大的作用[4]。因此有必要对超声波频率进行单因素分析，设其他参数不变，采用不同频率的超声波作用于岩心。

三个岩心渗透率段30*10-3 um2、150*10-3 um2、300*10-3 um2所对应的流速分别为1.5ml/min、3ml/min、5ml/min。通过测压系统观察岩心两端压力，在压力基本稳定的情况下，测量液体体积，同时记录时间，三个岩心渗透率段均取三块岩心进行测量，最终取其平均值作为岩心原始液测渗透率。根据实验结果绘制出岩心渗透率与超声波频率之间的关系图：

图2 岩心渗透率恢复率与超声波频率的关系曲线

如图2所示三个渗透率的恢复率与超声波的频率关系走势基本相同，相应规律基本一致。关系曲线中出现了一个极值，即三种渗透率在28KHz附近时岩心的驱油效果最好。每个超声波频率范围内都会产生相似的驱油效果。

4.2 超声波作用时间对岩心驱油效果的影响

根据上一节的实验结果，选出不同渗透率驱油效果最好的频率，以此为基础的实验研究超声波作用时间对岩心层解堵的效果[5]。依然选用三种渗透率的岩心分别为30*10-3 um2、150*10-3 um2、300*10-3 um2。在优选的频率范围内，并且调整好超声波的输出功率，分别对三种岩心作用不同时间，然后测量出此刻岩心的渗透率，反复测量后得出实验结果。

图3 不同渗透率段岩心的渗透率恢复率与超声波累计作用时间关系曲线

根据图3所示的信息可以得出，对于30*10-3 um2、150*10-3 um2渗透率的岩心来说，超声波的作用时间小于50分钟时，渗透率会随着作用时间的增加而加大，并且增长幅度较大。而超声波作用时间超过50分钟以后渗透率会上下浮动，且幅度较小，近似趋近于稳定。而对300*10-3 um2渗透率的岩心而言，超声波的作用时间小于30分钟时，恢复率增长幅度较小。当作用时间在30分钟到50分钟区间内时恢复率增长幅度有了明显的提高。50分钟以后恢复率趋近于稳定。

根据该实验可知，超声波作用时间对三种渗透率的岩心的作用趋势基本相同，从环境、经济等因素考虑后，应该将趋近于稳定的时间点作为超声波驱油的作用时间。

5.结束语

本设计介绍了三种渗透率段的岩心实验，其中超声波作用后的岩心渗透率会随着超声波频率的增加而改变，并且出现了一个峰值。该峰值对于三种渗透率的岩心均为28KHz。因此可以得出，频率为28KHz左右的超声波驱油效果最佳。超声波的作用累积时间在50分钟以内时岩心渗透率的恢复率逐渐增大。而超过50分钟以后恢复率变化幅度很小，并且趋近于稳定状态。因此，为了避免资源以及经济上的浪费，超声波的作用时间约为50分钟，去油效果最佳。

参考文献

[1]杨建华，李保印，靳天波.物理法采油新技术的研究与应用[J].清洗世界，2005（11）：132-136.

[2]Pietro Poesio，Gijs Ooms.Removal of Particle Bridges From a Porous Material by Ultrasonic Irradiation[J].Transport in Porous Media ，2007（3）.

[3]中国机械工程学会无损检测学会编.超声波检测[M].北京：机械工业出版社，2000.

篇(7)

陈老先生患的是巨大型膀胱癌合并双肾积水，如果按照传统的方法，他应该接受膀胱癌根治术，即不仅需要切除膀胱，还要进行尿路改道。但是，由于肾功能不全，以及长期血尿造成的身体虚弱，他根本不能承受这么大的手术。再说，手术后必须在腹壁上挂一个集尿袋，也非他所愿。于是，医生建议他选择高能超声波体外聚焦热疗机治疗。

在治疗台旁，医务人员通过B超显示屏密切监视着癌症部位，控制台按照电脑的治疗指令有序地闪烁着红灯，“手术”正在顺利地进行着……

高能超声波不同于微波、射频等致热高频波，它具有穿透深度大、指向性强、聚集性好、脂肪组织不过热等特点。高能超声波体外聚焦热疗机就是采用多元聚焦的技术模式，将压电晶体产生的数百束超声波聚焦起来，经水介质耦合作用，透入人体的癌症部位，瞬间使癌症局部升温达70～100℃，在0.1～0.25秒内“烫”死癌细胞，却避免了对人体皮肤和肌肉组织的灼伤。经实验观察，在高温作用下，癌细胞核会固缩、溶解或消失，癌细胞发生裂解、脱落，癌组织呈凝固性坏死，整个肿块渐渐萎缩或纤维化。正因为高能超声波体外聚集热疗“切除”肿瘤不见血，因此，有人又将它称为“隐形超声波刀”。

在进行“隐形超声波刀”治疗前，先要根据肿瘤的范围、大小，病人的年龄、身体状况等，决定治疗的时间长短和次数。一般单次治疗时间为1小时，两次治疗的间隔时间为1～3天或更长。如果肿瘤较小，病人年轻、身体状况较好，能够承受较长时间治疗，可以增加治疗层面和延长单次治疗的时间，从而减少治疗次数和缩短疗程。反之，若肿瘤较大，病人年龄较大，身体状况较差，则需要增加治疗次数，延长疗程。在治疗过程中，病人在治疗台上放松地或躺或卧或坐，同时还有B超和控制台电脑监视治疗全过程，以保证聚集区域准确无误。与其他治疗方法相比，选择“隐形超声波刀”治疗的病人，既无化疗或放疗的副作用之苦，又无手术的切肤之痛，更无麻醉意外之忧。