超聲波（Ultrasonic wave、Supersonic wave、Ultrasonic、Ultrasound），是頻率高于20000赫茲的聲波，是一種機(jī)械波，在彈性介質(zhì)中傳播的縱波，具有波動的一般特性。超聲波與其他聲波只能通過具有彈性與慣性介質(zhì)（如空氣），超聲波在空氣中傳播時(shí)，空氣分子將在平衡位置振動，空氣產(chǎn)生膨脹或壓縮的運(yùn)動且傳播其波動，因此，其他聲波與超聲波均無法在真空中傳播。
在1793年夏天，斯帕拉捷（Lazzaro Spallanzani）研究蝙蝠能在漆黑的夜空之中飛行的原因，最后得出了蝙蝠靠聽覺辨別方向的結(jié)論，最終發(fā)現(xiàn)了超聲波的存在。19世紀(jì)末到20世紀(jì)初，物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)了壓電效應(yīng)與反壓電效應(yīng)。人們找到了利用電子學(xué)技術(shù)產(chǎn)生超聲波的辦法，之后，超聲波技術(shù)開始了它的發(fā)展與推廣。在20世紀(jì)，人們發(fā)明了超聲波聲吶、超聲波金屬探傷儀等超聲波應(yīng)用設(shè)備。
超聲波的特征是頻率高、波長短，具有機(jī)械波的通性，例如反射、折射、干涉和衍射現(xiàn)象。此外，超聲波在傳播過程中具有方向性好、能量大、穿透能力強(qiáng)等特性。這些特性使得超聲波在殺菌方面表現(xiàn)出方向性好、穿透力強(qiáng)、速度快等特點(diǎn)。
超聲應(yīng)用于許多不同的領(lǐng)域。超聲波設(shè)備可以用于檢查介質(zhì)內(nèi)部深處的情況、測量距離，如超聲波探傷、醫(yī)學(xué)超聲診斷等。超聲成像或超聲檢查通常用于醫(yī)學(xué)。在產(chǎn)品和結(jié)構(gòu)的無損檢測中，超聲波用于檢測不可見的缺陷。在工業(yè)上，超聲波用于清潔、混合和加速化學(xué)過程。許多動物都能感知并利用超聲波，例如蝙蝠和海豚等動物利用超聲波來定位獵物和障礙物。貓和狗也能聽見超聲波，狗能聽見最高45kHz的超聲波。而貓的聽覺范圍的上限為 64 kHz。
定義
定義
超聲波即頻率高于赫茲的聲波（廣義上的聲波）。在20攝氏度、1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的空氣中，超聲波波長約為1.72厘米或更小（由頻率決定）。
說明
可聞聲波（簡稱為“聲波”）頻率：赫茲，能引起人的聽覺；
次聲波頻率：小于赫茲；
超聲波頻率：大于赫茲；
物理觀點(diǎn)上看，三種波沒有本質(zhì)區(qū)別，因此廣義的聲波包括次聲波和超聲波。聲波是一種機(jī)械波，是在彈性介質(zhì)中傳播的縱波，具有波動的一般特性，如反射、折射、干涉和衍射等現(xiàn)象。
簡史
1793年夏天，意大利科學(xué)家斯帕拉捷發(fā)覺蝙蝠能在漆黑的夜空之中飛行，便開始研究實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)蝙蝠堵住耳朵后，飛行四處碰壁。最后得出了蝙蝠靠聽覺辨別方向的結(jié)論。最終他發(fā)現(xiàn)了超聲波的存在。后來，人們根據(jù)機(jī)械振動波的頻率將赫茲以上的稱為超聲波。
1880年，法國物理學(xué)家皮埃爾·居里（Pierre Curie）與兄弟雅克·居里（Jacques Curie）共同發(fā)現(xiàn)壓電效應(yīng)。1893年，弗朗西斯·高爾頓發(fā)明高爾頓哨子，這是一種可調(diào)節(jié)頻率的哨子，具備產(chǎn)生超聲波的功能。
1912年“泰坦尼克”號海難后，物理學(xué)家和氣象學(xué)家劉易斯 · 弗萊 · 理查森（Lewis Fry Richardson）建議使用超聲波在鏡子的焦點(diǎn)處放置一個(gè)水下汽笛來探測冰山。
第一次世界大戰(zhàn)期間，保羅·朗之萬（Paul Langevin）在1917年使用基于高頻的靜電發(fā)聲器和石英諧振器進(jìn)行潛艇探測。聲納設(shè)備是第一次世界大戰(zhàn)期間開發(fā)的超聲波和壓電技術(shù)的首次實(shí)際應(yīng)用。
1928年，蘇聯(lián)工程師謝爾蓋?索科洛夫（Сергей Леонидович Соколов）首次提出超聲波用于金屬探傷領(lǐng)域的想法。
1931年，馬爾豪斯（Malhauser）獲得使用超聲波傳感器檢測固體缺陷的專利。
1941年，第一臺商用超聲波金屬探傷儀由美國工程師費(fèi)斯通發(fā)明并申請了專利。
1949年，有著電子工程碩士背景的美國醫(yī)學(xué)博士約翰·朱利安·威德利用改進(jìn)后的超聲波金屬探傷儀進(jìn)行了病人腸道診斷，結(jié)果成功地獲得了可供臨床治療參考的圖像。
1951年，美國醫(yī)學(xué)博士約翰·威德發(fā)明出了第一臺超聲波醫(yī)學(xué)診斷儀，標(biāo)志了一個(gè)新的醫(yī)學(xué)診斷學(xué)科的誕生一一“超聲診斷學(xué)”。他因此被人們譽(yù)為“超聲醫(yī)學(xué)之父“。
此后，很多大公司都對醫(yī)用超聲儀進(jìn)行了技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)，包括日本的Aloka公司，德國的西門子股份公司，荷蘭的飛利浦，美國的通用電氣等。
超聲醫(yī)學(xué)設(shè)備后來發(fā)展出很多種類型，包括以波形顯示人體組織特征的“A超”，以平面圖形顯示人體被探查組織的“B超”，觀察心臟結(jié)構(gòu)層次的“M超”，以及專門檢查血液流動情況的“D超”，“D超”又稱“多普勒”超聲診斷儀。
截止至2023年，超聲波的很多新用途已經(jīng)被陸續(xù)開發(fā)，應(yīng)用于醫(yī)學(xué) 、工業(yè) 、農(nóng)業(yè) 、生物學(xué)研究 等方面。
基本概念
相關(guān)概念
超聲波是一種機(jī)械波，在彈性介質(zhì)中傳播的縱波。
波動的概念：波動是一種運(yùn)動形式，在彈性介質(zhì)中發(fā)生的波，是依靠彈性介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的機(jī)械振動（物體位置隨時(shí)間周期性變化）而產(chǎn)生和傳播的。波源的能量隨著波動傳播到波所到達(dá)的各處。
存在條件：機(jī)械波的存在有兩個(gè)條件：有波源（振源）、有傳播振動的彈性介質(zhì)。
縱波：在波動中，如果參與波動的質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的傳播方向平行，這種波稱為縱波。
物理量
描述超聲波的一些物理量如下：
波速：單位時(shí)間內(nèi)振動傳播的距離。
波在彈性介質(zhì)中的傳播速度，取決于彈性介質(zhì)的彈性和慣性。
波長：波在傳播過程中，沿同一波線上相位差為（一個(gè)周期）的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動狀態(tài)必定相同，它們之間的距離稱作波長。
在縱波的情況下，波長等于兩相鄰密部之間或兩相鄰疏部中心之間的距離。
振幅：機(jī)械振動的質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的最大距離。
波的頻率：單位時(shí)間內(nèi)，通過波線上某點(diǎn)的完整波的數(shù)目。
周期：波傳播一個(gè)波長的距離所需要的時(shí)間。
周期的倒數(shù)等于波的頻率，即。
波經(jīng)過每一個(gè)周期，介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)完成一次完全的振動，同時(shí)振動沿波線方向傳播一個(gè)波長的距離。波經(jīng)過單位時(shí)間，介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)完成次（即次）完全的振動，同時(shí)振動沿波線方向傳播個(gè)（即個(gè)）波長的距離，所以單位時(shí)間內(nèi)振動傳播的距離。
因?yàn)樵谝欢ǖ膹椥越橘|(zhì)中，波速是恒定的，所以波長完全由波源的頻率決定：頻率越高，波長越短；頻率越低，波長越長。
聲壓：單位面積的聲壓力。
平面聲波的聲壓方程為，式中，為聲壓幅。聲壓幅，聲壓幅與位移振幅成正比，與聲波頻率成正比，與彈性介質(zhì)的特性阻抗成正比（特性阻抗）。
聲強(qiáng)：聲波的能流密度。
聲波是機(jī)械波，在傳播過程中攜帶著機(jī)械能，聲波的傳播過程實(shí)際上是聲振動能量的傳播過程。聲波在單位時(shí)間內(nèi)沿傳播方向通過某一波陣面?zhèn)鬟f的平均聲能叫做聲功率，，式中，為平均能量密度。
聲強(qiáng)描述聲波在介質(zhì)中各點(diǎn)的強(qiáng)弱，它的單位是()。更簡單的說，聲強(qiáng)就是單位面積上輸運(yùn)的聲功率。
物理特性
超聲波的特征是頻率高（現(xiàn)代可以產(chǎn)生頻率高達(dá)Hz的超聲波)，所以在同一介質(zhì)中，超聲波波長短。這一特征，使超聲波具有很多特殊的物理性質(zhì)。這些物理性質(zhì)也讓超聲波有不同的應(yīng)用及優(yōu)點(diǎn)。
超聲波特殊的物理性質(zhì)（以及對物質(zhì)的作用）有：衍射現(xiàn)象不顯著；功率比通常聲波的功率大得多；氣體對超聲波的吸收很強(qiáng)，液體吸收很弱，固體吸收更弱（在不透明的固體中，超聲波能夠穿透幾十米的厚度，所以超聲波主要應(yīng)用于液體和固體中）；空化作用；機(jī)械作用；熱作用等。這些特殊物理性質(zhì)部分原理及解釋如下：
衍射現(xiàn)象不顯著
波的衍射，就是指波在傳播過程中可以改變傳播方向甚至繞過障礙物的現(xiàn)象。衍射現(xiàn)象可用惠更斯原理進(jìn)行定性解釋。當(dāng)平曲波到達(dá)一個(gè)寬度與波長相近的縫時(shí)，縫上各點(diǎn)都可作為了波的波源。作出這些了波的包絡(luò)，就可得出新的波前。此時(shí)的波前與原來的略有不同，靠近邊緣處，波前彎曲，即波能繞過障礙物，繼續(xù)傳播。衍射現(xiàn)象的顯著與否，和障礙物（如孔、縫等）的寬度與波長之比有關(guān)，越接近1越明顯，越大越不明顯。
所以，由于超聲波波長短，經(jīng)過同一孔隙，超聲波更不容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，更容易保持原傳播路徑，方向性好。所以超聲波常被用于檢查介質(zhì)內(nèi)部深處的情況，進(jìn)行探傷、定位、顯像等。
功率比通常聲波的功率大得多
在波的傳播過程中單位時(shí)間內(nèi)所傳遞的能量（也就是波的功率）與波的頻率的平方成正比，由于超聲波的頻率高．所以超聲波的功率比通常聲波的功率大得多。
當(dāng)一列波在彈性介質(zhì)中傳播時(shí)，波傳播到介質(zhì)中的某個(gè)質(zhì)點(diǎn)，這個(gè)質(zhì)點(diǎn)將在其平衡位置附近振動，因而具有一定的動能；同時(shí)，由于該處的介質(zhì)發(fā)生彈性形變，所以這個(gè)質(zhì)點(diǎn)也具有勢能。波源的能量隨波動傳播到波所到達(dá)的各處。
以平面簡諧縱波為例，某一體元的總能量的存在關(guān)系：。
所以波的功率與波的頻率的平方()成正比。
所以利用這種特性，超聲波可以直接對介質(zhì)進(jìn)行某種處理。如強(qiáng)超聲波殺菌等。
空化作用
由于超聲波頻率高，振動周期時(shí)間短，且波的功率與波的頻率的平方成正比，而傳播過程中，介質(zhì)中給定質(zhì)點(diǎn)的總能量隨時(shí)間做周期性變化，即意味著短時(shí)間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)動能發(fā)生巨大變化，即擁有巨大的加速度。超聲波為縱波，傳播過程使介質(zhì)產(chǎn)生密部和疏部，介質(zhì)在密部受壓，在疏部受拉。
由于液體無法受拉（一般輕微受拉即會產(chǎn)生氣泡），所以當(dāng)一定頻率的超聲波通過液體時(shí)，尺寸適宜的空穴會發(fā)生共振現(xiàn)象。超聲波的稀疏階段使空穴迅速漲大，然后在壓縮階段（受壓時(shí)），空穴又突然被絕熱壓縮直至湮滅。崩潰時(shí)，空穴內(nèi)部壓強(qiáng)可達(dá)幾萬大氣壓，同時(shí)還會產(chǎn)生極高的局部溫度、發(fā)光現(xiàn)象以及放電現(xiàn)象等。超聲波在液體中的這種作用叫做空化作用。
機(jī)械作用
超聲不僅能使物質(zhì)作強(qiáng)烈的機(jī)械振動，而且產(chǎn)生沖擊作用，能使物質(zhì)的力學(xué)結(jié)構(gòu)破壞。在液體中發(fā)生超聲振動時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的加速度可達(dá)重力加速度的幾十萬倍甚至百萬倍，這種巨大的作用能夠破壞媒質(zhì)中粒子的結(jié)構(gòu)。如果液體中存在有異類粒子〈如膠粒、微生物，高分子化合物）它們的振動速度與液體質(zhì)點(diǎn)的速度不會完全相同，兩者之間就要發(fā)生巨大的摩擦力，可以把這些異類粒子擊碎。
超聲波清洗、除塵、超聲加工、超聲乳化等利用了超聲波的機(jī)械作用。
熱作用
超聲波作用于媒質(zhì)時(shí)，其能量被媒質(zhì)所吸收而轉(zhuǎn)化為熱能，因此，它使媒質(zhì)的溫度升高。一方面頻率越高，熱效應(yīng)越顯著。另一方面，不同媒質(zhì)界面的分界上，特別是流體與固體分界面上，或液體與其他懸浮粒子分界面上，超聲波能量將大量地轉(zhuǎn)變成熱能，往往造成分界面上的局部高溫，甚至產(chǎn)生電離效應(yīng)。
超聲焊接就利用了超聲波的熱作用。
產(chǎn)生和接收
超聲波產(chǎn)生的方法一般有機(jī)械法、熱學(xué)方法、電動方法、壓電法、磁滯伸縮等，其中探傷應(yīng)用最多的是壓電法。
機(jī)械法——機(jī)械型超聲波發(fā)生器
機(jī)械型發(fā)生器，多為流體動力式（即噴注式)，它利用高壓流體作為動力，來產(chǎn)生超聲波。有的以每秒幾萬次的頻率，斷續(xù)地噴出流體脈沖，在媒質(zhì)中產(chǎn)生超聲波（如旋笛或號笛等)；有的使高壓流體連續(xù)地從噴口噴出，沖擊置于噴口前的空腔或簧片，引起共振，在媒質(zhì)中產(chǎn)生超聲波（空腔哨和簧片哨等)。這類發(fā)生器的優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡單，使用方便。缺點(diǎn)是頻率不高，聲強(qiáng)一般也不大。
壓電法——壓電式換能器?
壓電法產(chǎn)生超聲波在探傷中應(yīng)用最多，目前醫(yī)學(xué)上常用的超聲波，就是用壓電效法來獲得的。壓電法利用的是晶體的壓電效應(yīng)，利用逆壓電效應(yīng)發(fā)射超聲波，正壓電效應(yīng)接收超聲波。壓電法產(chǎn)生的超聲波頻率能達(dá)到到量級，甚至。
壓電效應(yīng)及壓電材料
壓電法產(chǎn)生超聲波的方法核心是利用壓電晶體來實(shí)現(xiàn)的。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，某些晶體材料(如石英晶體）做成的晶體薄片，如右圖所示，當(dāng)其受到拉伸或壓縮時(shí)，表面就會產(chǎn)生電荷;此現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng);反之，當(dāng)對此晶片施加交變電場時(shí)，晶體內(nèi)部的質(zhì)點(diǎn)就會產(chǎn)生機(jī)械振動（在受電荷或電場作用下面發(fā)生變形），此現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)。具有壓電效應(yīng)的晶體材料就稱為壓電材料。
晶片就是將壓電材料切成能夠在一定頻率下共振的片子。通過其厚度可以調(diào)整超聲波的頻率。一般呈反比關(guān)系。常見的產(chǎn)生超聲波的壓電晶體有：鋯鈦酸鉛(，靈敏度高、成本低、工藝簡單)、石英()、水晶、鈦酸鋇( )、硫酸鋰。
超聲波的發(fā)射和接收
將超聲波傳到晶片上，晶片就會振動，在晶片的兩電極間就會產(chǎn)生頻率與超聲波相等，強(qiáng)度與超聲波成正比的高頻電壓。反之亦然。
(1)發(fā)射：在壓電晶片制成的探頭中，對壓電晶片施以超聲頻率的交變電壓，由于逆壓電效應(yīng)，晶片中就會產(chǎn)生超聲頻率的機(jī)械振動——超聲波;若此機(jī)械振動與被檢測的工件較好地耦合，超聲波就會傳入工件——超聲波的發(fā)射。
(2）接收：若發(fā)射出去的超聲波遇到界面被反射回來，又會對探頭的壓電晶片產(chǎn)生機(jī)械振動，由于正壓電效應(yīng)，在晶片的上下電極之間就會產(chǎn)生交變的電信號。將此電信號采集、檢波、放大并顯示出來，就完成了對超聲波信號的接收。
超聲波診斷探頭發(fā)射超聲波時(shí)將電能變成機(jī)械能，接收時(shí)把機(jī)械能變成電能，所以超聲探頭又稱換能器。
超聲波頻率的調(diào)整是通過改變交變電場的頻率或晶片尺寸（晶片厚度）來實(shí)現(xiàn)的。
磁致伸縮——磁致伸縮換能器
磁致伸縮換能器是用某些鐵磁體（例如純鎳、鐵鈷合金，鋁鐵合金以及鐵氧體等)材料制成的。用鐵磁體作為線圈的鐵芯，當(dāng)交變電流通過線圈時(shí)，隨著鐵芯中磁場強(qiáng)度周期性的變化，鐵芯的長度就作周期性的伸縮，稱為磁致伸縮效應(yīng)。正是這種鐵芯的振動，激發(fā)起超聲波。磁致伸縮換能器的頻率，一般不太高，約為幾萬赫茲，聲強(qiáng)也可達(dá)的數(shù)量級，非常堅(jiān)固耐用，且能經(jīng)受高溫，適宜于工業(yè)應(yīng)用。
磁致伸縮換能器接收超聲波時(shí)發(fā)生振動，輸出電訊號，經(jīng)放大后便可進(jìn)行檢測。
應(yīng)用
現(xiàn)代的航空、航海、工業(yè)、醫(yī)學(xué)等許多領(lǐng)域都離不開運(yùn)用超聲波。
檢查方面的應(yīng)用
利用超聲波的定向傳播特性以及它的穿透本領(lǐng)，可以檢查介質(zhì)內(nèi)部深處的情況，如超聲波探傷、定位、顯像等應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)、航海業(yè)、漁業(yè)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。
舉例
超聲波探傷
我們以超聲探測金屬試件內(nèi)部的缺陷為例，如右圖，脈沖超聲波發(fā)射探頭，接收探頭，兩者都緊貼在待測試件的一定部位上，并利用示波器來觀察超聲脈沖波形。脈沖波反映發(fā)射波，脈沖波反映從試件底部反射回來的反射波。
如果檢查的部位內(nèi)部沒有缺陷，那么示波器顯出如圖()右上方的波。如果在檢查的部位內(nèi)部存在缺陷Q，那么由于部分超聲波中途從缺陷上反射回來，在熒光屏上就顯出圖()右下方的波形。中間出現(xiàn)的脈沖波反映從缺陷上反射回來的波。
根據(jù)這種波形圖，能夠檢查出試件內(nèi)部是否存在缺陷，且能夠從離和的間隔還可以求出缺陷在試件內(nèi)部的位置，進(jìn)一步研究脈沖波，還可以深入分析缺陷大小和形狀等細(xì)節(jié)。
測量方面的應(yīng)用
超聲波在介質(zhì)中的一些傳播特性（如波速、衰減、吸收等），都與介質(zhì)的各種宏觀非聲學(xué)物理量有緊密聯(lián)系。如聲速就與介質(zhì)的彈性模量、密度、溫度、氣體的成分等有關(guān)。聲強(qiáng)的衰減則與材料的孔隙率、粘滯性等有關(guān)。
超聲波測量方法簡單，所以當(dāng)介質(zhì)中的某個(gè)物理量與超聲波波速、衰減、吸收有確定的關(guān)系時(shí)，那么就可以通過這項(xiàng)關(guān)系，對此物理量加以間接的測定。
用超聲可以測定一些氣體和液體的溫度，固體的彈性模量，混凝土的強(qiáng)度等。
舉例
以超聲測定橡膠乳液的比重為例，在合成橡膠的生產(chǎn)過程中，對橡膠乳液的比重有嚴(yán)格的要求，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，必須在聚合反應(yīng)過程中隨時(shí)抽樣測定。
超聲測定比重的原理是：對于某一定晶種的橡膠乳液，當(dāng)溫度不變時(shí)，在乳液中傳播的超聲波波速隨著乳液比重的變化而變化。
右圖可知攝氏度時(shí)二者成正比關(guān)系。因此只要測得乳液中的音速，由曲線即可得出乳液的比重。
超聲測定比重裝置容器內(nèi)裝有橡膠乳液。脈沖超聲波發(fā)射探頭和接收探頭面對面固定裝置在容器器壁上，相互間距離為。測定超聲波從發(fā)射到接收的時(shí)間間隔為，就可以求出超聲波在橡膠乳液中傳播的速度。在現(xiàn)：場實(shí)際使用時(shí)，對超聲波儀器預(yù)先作適當(dāng)?shù)男Ｕ涂梢栽谥甘酒魃现苯幼x出乳液比重的數(shù)值。
處理方面的應(yīng)用
超聲波頻率高，雖然振幅不一定大，但是振動的速度和加速度可以很大，因此在局部范圍內(nèi)可以產(chǎn)生很高的聲壓或集中很多的振動能量。利用這種特性，可以直接對介質(zhì)進(jìn)行某種處理。如超聲清洗、超聲焊接、超聲加工、超聲乳化、強(qiáng)超聲波殺菌等
此外，超聲波還有處理種子，改進(jìn)種子品質(zhì)，分離菌種、驅(qū)除老鼠害蟲等作用。
詳情
(1)超聲清洗：精密的金屬零件放在有強(qiáng)烈超聲作用的清洗液里，可以使它的內(nèi)外表面清洗得非常潔凈。被油脂沾污的羊毛，用超聲波脫脂，不但作用迅速而且不會使纖維受到損傷。
(2)超聲焊接：把兩塊比較薄的金屬片夾在一起，施以超聲波作用以后，就可以把它們焊接起來。焊接的強(qiáng)度高，金屬變形小，是一種新型的焊接技術(shù)。一些具有熱熔性的塑料和合成纖維也可采用超聲焊接。
(3)超聲加工：采用特殊形式的鉆頭，在鉆頭和被鉆材料間加些研磨劑，施加超聲波使鉆頭迅速振動沖擊研磨劑，就可以在堅(jiān)硬材料。上打出所需形狀的小孔。
(4)超聲乳化：在兩種不會互相混合的液體中，例如油和水，經(jīng)過超聲處理，能把一種液體擊成極細(xì)的微粒懸浮在另一種液體中而成為乳液。用超聲波制成的乳液，顆粒細(xì)小，能保存很長時(shí)間。根據(jù)同樣的原理也可把染料擊成極小的微粒，使染色更加均勻牢固。
(5)強(qiáng)功率超聲波殺菌：威廉和蓋恩的報(bào)告中指出，大腸桿菌能被超聲波殺死。
(6)超聲波處理種子：魯班和多耳波哥洛夫研究超聲對豆科、禾本科及油料種子作物種子的影響，實(shí)驗(yàn)證明超聲波處理過的種子，在適宜的劑量下，發(fā)芽率、植株高度、根長及株重均有所增長。許多研究者證明，超聲還對物體有遠(yuǎn)期效應(yīng)，不經(jīng)處理的后代亦比對照生長發(fā)育更佳。
(7)利用超聲波還可以分離菌種，提取菌內(nèi)活性物質(zhì)以及制造免疫抗原等。據(jù)最近的研究報(bào)導(dǎo)，超聲波能使細(xì)菌發(fā)生變異，成為無毒而保存抗原的菌種，因此可以制造新型冠狀病毒疫苗。此外，在生物化學(xué)上還可以作為探討蛋白質(zhì)分子的排列以及研究酶在細(xì)胞內(nèi)分布結(jié)構(gòu)。血液生化上研究血小板在血凝固中的機(jī)能，以及改變動物血清之免疫性，作為輸血或血漿代用品的研究。
(8)超聲波驅(qū)除老鼠害蟲：鼠類對超聲波的敏感程度比人高20倍，驅(qū)鼠器中的超聲波需要選取對老鼠有強(qiáng)烈損傷而對人無作用的頻率范圍。
其他
超聲電子學(xué)
由于超聲波的頻率與一般無線電的頻率相近，且聲信號又很容易轉(zhuǎn)換成電信號，因此可以利用超聲元件代替電子元件制作在赫茲范圍內(nèi)的延遲線、振蕩器、諧振器、帶通濾波器等儀器，可廣泛用于電視、通訊、雷達(dá)等方面。用聲波代替電磁波的優(yōu)越之處在于聲波在介質(zhì)中的傳播速度比電磁波的傳播速度大約要小五個(gè)數(shù)量級。例如用超聲波延遲時(shí)間就比用電磁波延遲時(shí)間方便得多。
醫(yī)學(xué)超聲
診斷學(xué)：現(xiàn)有的醫(yī)學(xué)超聲技術(shù)可分為兩大類：基于回波掃描技術(shù)和基于多普勒原理的超聲診斷技術(shù)。
(1)基于回波掃描技術(shù)的超聲診斷技術(shù)的基本原理是利用超聲波在組織界面處產(chǎn)生的反射回波形成的圖象或信號來鑒別和診斷疾病。這種技術(shù)主要用于解剖學(xué)范疇的檢測和診斷，目的是了解器官的形態(tài)學(xué)和組織學(xué)方面的狀況與變化。比如，檢測體內(nèi)異物和腫瘤，檢查器官的形狀及大小的變化等等。回波掃描技術(shù)已大量用于對肝、脾、胃、腎膽甲狀腺、乳腺、眼球、子宮、卵巢、胸腔、肺、半月板、腦、心包等多種臟器的診查之中。
(2)基于多普勒原理的超聲診斷技術(shù)的基本原理是利用運(yùn)動物體反射聲波時(shí)造成的頻率偏移現(xiàn)象來獲取人體的運(yùn)動信息。這種技術(shù)主要用于了解體內(nèi)器官的功能狀況及血液動力學(xué)方面的生理病理狀況，如用于測定血液流速、心臟運(yùn)動狀況及血管是否存在栓塞等。目前，超聲多普勒技術(shù)主要用于心血管疾病的診斷中
在診斷學(xué)方面，基于探查深度和分辨率兩個(gè)方面的綜合考慮，一般采用的頻率為。低頻主要用于深部組織和器官的診查，而高頻則用于眼科等表淺部位的診查。同時(shí)，為了避免產(chǎn)生生物效應(yīng)，診斷用的超聲波的功率一般在。
超聲治療學(xué)：施加超聲波于人體病患部位而達(dá)到治療效果的方法。
應(yīng)用超聲波治療疾病主要基于如下三種超聲波與生物組織相互作用的效應(yīng)：
(1)機(jī)械效應(yīng)：在超聲波的作用下生物組織將受到壓力的作用，并產(chǎn)生速度和加速度方面的變化。超聲能量以振蕩形式傳播于人體組織中，縱波的壓縮相與稀疏相交替引起壓力的變化，產(chǎn)生了機(jī)械振動效應(yīng)，對組織細(xì)胞有輕微的按摩作用。機(jī)械效應(yīng)增強(qiáng)細(xì)胞膜的通透性，增強(qiáng)細(xì)胞的代謝功能和活力，改血液、淋巴液的循環(huán)。所以對某些損傷性疾忠、局部循環(huán)障礙、營養(yǎng)不良性潰瘍，具有良好的療效。機(jī)械效應(yīng)還能使失去彈性的結(jié)締組織松馳而變得靈活，能使堅(jiān)硬的結(jié)締組織變軟、延長。利用這種效應(yīng)，臨床上用于治療痕、皮硬化縮、風(fēng)性關(guān)節(jié)炎等。
(2) 溫?zé)嵝?yīng)：超聲在生物組織中傳播的過程中，部分聲能將被生物組織吸收，因而會產(chǎn)生局部溫度升高的效應(yīng)。由超聲吸收引起溫升而致的生理效應(yīng)，普遍認(rèn)為四種因素有治療意義：溫升能增加膠原蛋白組織的延伸性，從而用以治療關(guān)節(jié)收縮肌；溫升可降低關(guān)節(jié)的強(qiáng)直度，可施治于類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎；外周神經(jīng)或自由神經(jīng)末悄被加熱后，提高了痛域 ，而不干擾其他感覺，故能減痛；溫升的結(jié)果刺激了身體防衛(wèi)機(jī)構(gòu)，增加了血流和脈管質(zhì) 的激發(fā)反應(yīng)，從而引起一系列效應(yīng)。
(3)物理化學(xué)效應(yīng)：由于上述兩種效應(yīng)，常常會引發(fā)某些生物組織內(nèi)部的物理化學(xué)變化，如物質(zhì)交換的速率變化、空化分子分解與合成的改變等等。
超聲在治療方面的應(yīng)用按照治療儀所用的功率分為一般劑量和大劑量治療法。一般量是指用超聲波功率在以下，而大劑量則是指所用功率高于的治療方法。一般劑量的超聲治療包括連續(xù)式或脈沖式超聲療法、超聲—電療法、超聲藥物透人療法、超聲霧化吸入療法等。而大劑量超聲治療則包括超聲波體外碎石法、超聲加熱治癌法以及超聲在外科方面的應(yīng)用，如超聲手術(shù)刀等。
最新研究
自然界中的超聲波
人們觀察蝙蝠發(fā)現(xiàn)超聲波的存在，由海豚發(fā)出高頻超聲波提高探測近距離目標(biāo)的分辨率的現(xiàn)象，在聲納研究中進(jìn)行了借鑒。除了蝙蝠和海豚發(fā)出超聲波外，自然界還有很多超聲波的存在。
風(fēng)的噪聲、拍岸的海浪的噪聲、瀑布的噪聲以及火車的噪聲中都有超聲。廣泛的研究表明，許多昆蟲能輻射出聲波，如蜜蜂在分群時(shí)，輻射出超聲波。海豚和鯨魚能輻射和接收頻率到赫茲的超聲波。
生物界中的超聲噪聲的強(qiáng)度不大。它的數(shù)量級大約與人的講話或動物所發(fā)出的可以聽到的聲音的強(qiáng)度相蓋不多。
感知
人類
一般認(rèn)為人類聽不到超聲波，人耳的可聽頻率范圍在16赫茲和24kHz之間。然而，頻率范圍低于120kHz的超聲通過骨傳導(dǎo)傳遞時(shí)可產(chǎn)生聽覺感覺。一些嚴(yán)重耳聾患者可以感知并分辨出語言調(diào)制的骨傳導(dǎo)超聲波。既往研究表明，中耳阻抗可能會阻止超聲通過空氣傳導(dǎo)傳播。
人類感知聲波的頻率上限的降低是從幼兒時(shí)期開始的，在25歲到39歲之間降低是輕微的，但在40歲以上時(shí)，降低速度加快。
其他生物
很多昆蟲還能感覺超聲波。很多鼠類能感覺到頻率在赫茲以下的超聲波。狗能感覺到頻率約赫茲以下的超聲波，利用這一點(diǎn)可以向狗發(fā)出周圍人聽不到的指揮信號。貓的聽覺頻率上限約赫茲，海豚的聽覺頻率上限約赫茲，鯨目的聽覺頻率上限約赫茲。
超聲波的危害
人耳能夠成覺到的普通的聲音的強(qiáng)度是很小的。譬如，高聲談話的聲約等于。人的耳朵的兩個(gè)聽道的總面積約只等于1，瓦的功率聽起來便已經(jīng)是足夠響的聲音了。超聲的情況期完全不同。由人造的超聲源所獲得的超聲的功率可以高達(dá)數(shù)十瓦、數(shù)百瓦甚至數(shù)千瓦，聲強(qiáng)可達(dá)每平方厘米數(shù)十瓦和數(shù)百瓦。氣體對超聲波的吸收很強(qiáng)，但高聲強(qiáng)的超聲波會對人體造成危害。高于分貝（）的超聲對聽力會產(chǎn)生影響，高于分貝的聲壓級會在人體中產(chǎn)生快速破壞性的溫度升高，超過分貝（）的超聲波可能會對人類致命。
機(jī)器的超聲噪聲有時(shí)可以達(dá)到很高的強(qiáng)度。噴氣式飛機(jī)的噪聲中超聲有很高的強(qiáng)度，以致對于駕駛員和乘客的聽覺和機(jī)體已經(jīng)產(chǎn)生了有害的作用，而不得不采取特殊的隔聲措施。
超聲加工處理零件或材料時(shí)，接觸這些零件或材料，人手容易進(jìn)入超聲作用強(qiáng)度最大的聲場區(qū)，超聲波就會對人產(chǎn)生局部影響，也可能影響全身。
此種情況超生波的主要危害有：(1)與手的慢性神經(jīng)血管綜合癥有關(guān)的頭痛、疲勞、耳內(nèi)壓感、步態(tài)遲緩、頭暈?zāi)垦！⑺卟话?白天嗜睡)，手指刺痛、麻木或發(fā)冷，腳步麻木、手指發(fā)、體溫不對稱等感覺，以及類似于帶著手套或軟保護(hù)套的感受性損傷。(2）中樞和外周神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、聽覺以及前庭分析器的功能紊亂，以及內(nèi)分泌和體液的失調(diào)變化。有時(shí)可觀察到前庭紊亂。體內(nèi)和皮膚溫度增高、血糖水平下降及嗜伊紅細(xì)胞增多，以及顯著的聽力損傷和明顯的前庭損傷。(3)植物性多神經(jīng)炎等明顯的不適癥狀。
類似現(xiàn)象
超聲波、次聲波、聲波都是是機(jī)械波，是在彈性介質(zhì)中傳播的縱波。它們有共性也有差異。它們的共性是都會產(chǎn)生反射、折射、干涉和衍射等現(xiàn)象。三者中，超聲波與次聲波的頻率差別最大，它們的各種物理特性差別有：（1）在空氣中傳播時(shí)的吸收情況不同。氣體對超聲波的吸收很強(qiáng)，而次聲波在大氣中傳播幾百萬米后，吸收還不到萬分之幾分貝。（2）超聲波的衍射現(xiàn)象不明顯，方向性好，而次聲波衍射現(xiàn)象明顯，能繞過許多障礙物，傳播距離遠(yuǎn)。
參考資料 >
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體外沖擊波、超聲波治療室.象山康復(fù)醫(yī)院.2023-09-27
當(dāng)超聲“碰到”神經(jīng)元，腦科學(xué)有了新工具.科學(xué)網(wǎng).2023-09-04
最新研究成果 | 清華大學(xué)藥學(xué)院蒯銳課題組利用超聲波響應(yīng)性的低劑量阿霉素脂質(zhì)體激活宿主STING通路增強(qiáng)抗腫瘤免疫應(yīng)答.清華大學(xué)藥學(xué)院.2023-09-04
為什么聽到指甲劃黑板的聲音就狂躁?原因大多數(shù)人都沒想到.科普中國網(wǎng).2023-09-27
How Well Do Dogs and Other Animals Hear?.Deafness in Dogs and Cats.2023-09-12
Guidelines for the Safe Use of Ultrasound: Part II - Industrial & Commercial Applications - Safety Code 24.Health Canada.2023-09-12