什么是超声波?

什么是超声波?

19世纪时，德国科学家克拉尼通过实验得出:2万赫兹是人耳所能听到的声波的上限。后来人们就把这种超过2万赫兹的人耳不能听到的声波叫做超声波。

超声波有两个很重要的特性:第一是它的定向性。由于超声波的频率很高，所以波长很短，因此它可以像光那样沿直线传播，而不像那些波长较长的声波会绕过物体前进。超声波碰到障碍物就会反射回来，通过接收和分析反射波，就可以测定障碍物的方向和距离。在自然界里，蝙蝠就是用口器发出超声波，用耳朵接收反射波来判辨障碍物的，因此它在漆黑的岩洞里能够飞翔自如，还能准确无误地捕捉到小飞虫呢！

超声波的第二个特点是它在水里能传播很远的距离。在空气中，3万赫兹的超声波前进24米，强度就减弱过半；而在水里，它前进44千米强度才减弱一半，是空气中传播距离的1800倍左右。由于光和其他电磁波在水里步履维艰，走不了多远，因此超声波便成了探测水中物体的首选工具了。

第一次世界大战的时候，德国潜水艇凭借浩瀚的海洋做掩护，频频袭击英国和法国的巡洋舰。此时，法国科学家朗之万心急如焚，他经过苦心钻研，发明了一种叫声呐的仪器。声呐由超声波发生器和接收器两部分组成。发声器主动发出超声波，接收器接收并测量各种回声，通过计算发出和收到信号的时间间隔，来发现各种目标。精密的主动声呐不仅能够确定目标的位置、形状，甚至还能分析出敌潜艇的许多性能呢。

在和平的年代里，声呐还被用来探测鱼群、测定暗礁、港口导航等。用现代的侧扫声呐来考察海底的情况，它能清晰地把海底地貌描绘到图纸上，画出精确的“地貌声图”，误差不超过20厘米。

同样的道理，把超声波送入人体，产生的反射波经过电子设备的处理，会在荧光屏上显示出清晰的图像，把人体内脏的大小、位置、彼此间的关系和生理状况反映得清清楚楚。大家熟悉的医院里常做的B超检查，就是用B型超声波来检查肝、胆、胰以及子宫、盆腔、卵巢等重要内脏器官，及时发现其中的结石、肿瘤等病变，利用超声波，医生还能对怀孕妇女腹中的胎儿进行检查。

超声波检测的原理应用到工程上，就是超声探伤。只要向工件发射一束超声波，遇到工件内隐藏的裂纹、砂眼、气泡等，超声波就会发生不正常的反射波，再小的缺陷也逃不过它的检测，超声波成了工程师明亮的“眼睛”。