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超 聲 檢 測 的 應 用 原 理
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發布日期：[2016-04-22] 共閱[962]次 |
超聲就是頻率高于20kHz、超出人們耳朵辨別能力并且穿透性很強的聲波。超聲的應用有很多，比如用超聲的反射來測量距離，利用大功率超聲的振動來清除附著在鍋爐上面的水垢，利用高能超聲做成 "超聲刀"來消滅、擊碎人體內的癌變、結石等，而利用超聲的反射等效應和穿透力強、能夠直線傳播等的特性來進行檢測也是其中一個很大的應用領域。
超聲的檢測應用主要包括在工業上對各種材料的檢測和在醫療上對人體的檢測診斷，通過它人們可以探測出金屬等工業材料中有沒有氣泡、傷痕、裂縫等缺陷，可以檢測出人們身體的軟組織、血流等是否正常。
那么人們是怎么樣利用超聲來進行檢測的呢？現在通常是對被測物體（比如工業材料、人體）發射超聲，然后利用其反射、多普勒效應、透射等來獲取被測物體內部的信息并經過處理形成圖像。其中多普勒效應法是利用超聲在遇到運動的物體時發生的多普勒頻移效應來得出該物體的運動方向和速度等特性；透射法則是通過分析超聲穿透過被測物體之后的變化而得出物體的內部特性的，其應用目前還處于研制階段；這里主要介紹的是目前應用多的通過反射法來獲取物體內部特性信息的方法。
反射法是基于超聲在通過不同聲阻抗組織界面時會發生較強反射的原理工作的，正如我們所知道，聲波在從一種介質傳播到另外一種介質的時候在兩者之間的界面處會發生反射，而且介質之間的差別越大反射就會越大，所以我們可以對一個物體發射出穿透力強、能夠直線傳播的超聲波，然后對反射回來的超聲波進行接收并根據這些反射回來的超聲波的先后、幅度等情況就可以判斷出這個組織中含有的各種介質的大小、分布情況以及各種介質之間的對比差別程度等信息（其中反射回來的超聲波的先后可以反映出反射界面離探測表面的距離，幅度則可以反映出介質的大小、對比差別程度等特性），從而判斷出該被測物體是否有異常。
在這個過程中就涉及到很多方面的內容，包括超聲波的產生、接收、信號轉換和處理等。其中產生超聲波的方法是通過電路產生激勵電信號傳給具有壓電效應的晶體（比如石英、硫酸鋰等），使其振動從而產生超聲波；而接收反射回來的超聲波的時候，這個壓電晶體又會受到反射回來的聲波的壓力而產生電信號并傳送給信號處理電路進行一系列的處理，后形成圖像供人們觀察判斷。
這*據圖像處理方法（也就是將得到的信號轉換成什么形式的圖像）的種類又可以分為A型顯示、M型顯示、B型顯示、C型顯示、F型顯示等。其中A型顯示是將接收到的超聲信號處理成波形圖像，根據波形的形狀可以看出被測物體里面是否有異常和缺陷在那里、有多大等，主要用于工業檢測；M型顯示是將一條經過輝度處理的探測信息按時間順序展開形成一維的"空間多點運動時序圖"，適于觀察內部處于運動狀態的物體，如運動的臟器、動脈血管等；B型顯示是將并排很多條經過輝度處理的探測信息組合成的二維的、反映出被測物體內部斷層切面的"解剖圖像"（醫院里使用的B超就是用這種原理做出來的），適于觀察內部處于靜態的物體；而C型顯示、F型顯示現在用得比較少。
超聲檢測不但可以做到非常準確，而且相對其他檢測方法來說更為方便、快捷，也不會對檢測對象和操作者產生危害，所以受到了人們越來越普遍的歡迎，有著非常廣闊的發展前景。 |
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