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什么是超聲波測量儀?

更新時間:2025-07-18      瀏覽次數(shù):389

超聲波測量儀器是將超聲波(人耳聽不到的高頻聲波)發(fā)射到氣體、液體或固體物體,利用其反射、吸收等特性測量物體各種狀態(tài)的裝置。

聲波具有反射、速度和衰減等特性。聲波的反射、速度和衰減等特性會根據(jù)介質(zhì)(介導(dǎo)聲波傳播的物質(zhì))的材質(zhì)、濃度、流速等而變化。通過測量這些聲波特性的變化,可以研究介質(zhì)的特性。

超聲波測量儀器的應(yīng)用

可用超聲波測量儀器檢查的物體可分為三種物質(zhì)狀態(tài):固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)、混合態(tài)。

固體
的一個例子 是測量金屬的厚度。通過向金屬中輻射超聲波并測量波反射回來的時間,可以確定金屬的厚度。

2. 液體
液體的一個例子是魚探儀。通過向海洋中發(fā)射超聲波,并測量超聲波從魚群和海底反射回來的時間,可以確定魚群的大小和位置以及到海底的距離。

3. 氣體
氣體的一個例子是氣體流量計。利用氣體中的聲波根據(jù)氣體流速而變化的原理來測量氣體的流速。

4. 混合狀態(tài)
混合狀態(tài)的一個例子是超聲波成像設(shè)備。與X射線和CT圖像不同,超聲波不涉及輻射暴露,因此用于觀察胎兒的狀況。

超聲波測量儀器的原理

2.超聲波測量

超聲波測量利用了超聲波特性隨介質(zhì)變化的特性。

例如,聲速的關(guān)系是氣體<液體<固體。即使是同一種固體,聲速也會因材質(zhì)不同而變化。利用這些特性,可以進行以下測量。

在同樣條件下,固體
中的聲音傳播速度 可以認為是恒定的,因此,如果知道聲音的速度以及聲波照射到固體中反射回來的時間,就可以測量出固體的厚度。

2. 液體
如果我們假設(shè)海底條件相當恒定,我們可以根據(jù)超聲波被魚反射并返回的時間來估計魚群的位置。

3. 氣體
如果介質(zhì)是流動的,

(聲音在介質(zhì)中的速度)=(原始聲音的速度)+(介質(zhì)速度)

利用這一點,可以通過測量介質(zhì)中的聲音速度來測量介質(zhì)的速度。

4. 混合狀態(tài)
聲音的衰減與衰減系數(shù)、距離、頻率有關(guān),衰減系數(shù)根據(jù)介質(zhì)的不同而變化。利用這種關(guān)系,可以通過測量衰減系數(shù)來推斷介質(zhì)的狀態(tài)。


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