什么是超声波

1、超声波是一种波长极短的机械波,在空气中波长一般短于2cm(厘米)。它必须依靠介质进行传播,无法存在于真空(如太空)中。它在水中传播距离比空气中远,但因其波长短,在空气中则极易损耗,容易散射,不如可听声和次声波传得远,不过波长短更易于获得各向异性的声能,可用于清洗、碎石、杀菌消毒等。在医学、工业上有很多的应用。超声波的“超”字是因为其频段下界超过人的听觉而来,但如果按波长角度来分析,实际上超声波的波长更短。科学家们将一个波相邻两个波峰或波谷间的距离称为波长,我们人类耳朵能听到的机械波波长为2cm~20m(2厘米~20米)。因此,我们把波长短于2cm的机械波称为“超声波”。但在实际应用中,一般波长在3.4cm以下(10000hz以上)的机械波,就可以视作超声波研究。通常用于医学诊断的超声波波长为10μm~350μm。

2、超声波是一种机械波,它必须依靠介质进行传播,无法存在于真空(如太空)中,所以我们无法在真空中使用超声波,但我们仍然可以使用和电磁波有关的设备(包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、伽马射线等),对电磁波技术进行利用。

3、在空气中,超声波是指波长小于2厘米的机械波(一说1.7厘米,2cm波长对应17000Hz,1.7cm波长对应20000Hz,实际上没有固定标准,只是一个便于记忆的数值罢了),其波长甚短,低于人耳听觉的一般下限(2cm),人们将这种听不见的机械波叫做超声波,次声波的波长则一般长于20米(一说17米,20m波长对应17Hz,17m波长对应20Hz),高于听觉的波长上限。在实际应用中的超声波往往还与短波可听声波范围重合,波长短于3.4cm(10000hz)的机械波都可以视作超声波研究。

4、其波长比一般声波短得多,因而可以用来切削、焊接、钻孔等。由于其波长短,因而具有许多特点:首先是波长短造成的传播的各向异性,再者由于它波长短,衍射能力差,虽具有良好的各向异性,不过在空气中损耗大,传不远,穿透力比较差,容易散射。工业与医学上常用超声波进行超声探测。超声和次声以及可听声本质上是一致的,它们的共同点都是一种机械波,通常以纵波的方式在弹性介质内会传播,是一种能量的传播形式,其不同点是超声波波长短,在一定距离内可沿直线传播而衍射少,具有良好的各向异性,但相比可听声和次声波其穿透力较差,容易散射

超声波雷达也叫倒车雷达,是一种最常见的传感器,它的工作原理是利用超声波发射装置向外发射超声波(是机械波不是电磁波),至利用接收器接收到发送过来超声波时的时间差来测算距离。一般的工作频率分为40kHz、48kHz和58kHz三种。频率越高其灵敏度越高,但是水平与垂直方向的探测角度就越小,所以常常使用的是40kHz的探头。超声波雷达防水、防尘,即使有少量的泥沙遮挡也不影响。探测范围在0.1-3米之间,而且精度较高,因此非常适合应用于泊车。

2.1超声波雷达主要用于停车辅助和自动泊车,可以分为UPA和APA超声波雷达两种类型。(1)UPA 超声波雷达:安装在汽车前后保险杠上的,用于测量汽车前后障碍物的倒车雷达,这种雷达被称为UPA。超声波驻车辅助传感器(UPA,Ultrasonic Parking Assistant),探测距离一般在15~250cm 之间,感测距离较短,但是频率较高,为58kHz,精度高;

(2)APA超声波雷达:安装在汽车侧面的,用于测量侧方障碍物距离的超声波雷达,称为APA,也是自动泊车辅助传感器(APA,Automatic Parking Assistant),探测距离一般在30~500cm之间,感测距离较长,但是频率较低,为 40kHz,精度一般。一套倒车雷达系统需要在汽车后保险杠内配备4个UPA超声波传感器,自动泊车系统需要在倒车雷达系统基础上,增加4个UPA和4个APA 超声波传感器,构成前 4(UPA)、侧 4(APA)、后 4(UPA) 的布置格局。

2.2超声波雷达也可根据传感器种类细分为等方性传感器超声波雷达和异方性传感器超声波雷达,二者的区别在于水平探测角度与垂直探测角度是否相同。等方性传感器是水平角度与垂直角度相同的传感器。缺点是垂直角度过大,容易探测到地面,受照地问题影响较大,且探测距离较近;优点是产生的超声波波形稳定;异方性传感器是水平角度与垂直角度不同的传感器;缺点是产生的超声波波形不稳定,易产生误报情况;优点是垂直角度小,因而探测距离长,探测范围大。

2.3按技术方案分类,超声波雷达可以分为模拟式、四线式数位、二线式数位、三线式主动数位,它们的信号抗干扰能力依次提升,技术难度与价格总体递进。

超声波雷达主要可应用于倒车雷达测距、泊车库位检测、高速横向辅助三个场景,其中倒车雷达测距为最基础的应用场景,仅需UPA就可实现相应功能,后两种场景为新开发场景,对传感器的要求更高,需辅以APA。

超声波检查就是利用超声作为介质来观察人体内部脏器的大小,形态和内部回声,这样一种影像学检查方法称为超声波检查。

它的工作原理是利用超声波在人体的传导过程中发生折射,衍射和反射等这些物理特性,超声探头接收这些反射,折射,衍射回来的信号,通过电频的转换,变成二维的灰阶图像,就是我们平时所看到的超声图像。

超声波检查,它是一种非常安全的检查手段,没有任何的副作用和电离辐射。而且它的应用非常广泛,基本上人体的很多的器官都可以用它来检查。

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