方向性好
穿透能力强
在密度较大的固体及液体中传播距离远
易于获得较集中的声能
拥有如此优势的超声波(简称“超声”)从发现至今
已练就十八般武艺,渗透到我们生活、生产、安全的诸多方面……
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超声诊断
诊断疾病是超声在医学上的主要应用,超声波在人体内遇到界面时会发生反射及折射,因人体各种组织的形态与结构不同,反射与折射以及吸收超声波的程度也不同,医生们通过仪器所反映出的波型、曲线或影象特征了解生理或组织结构的数据和形态,发现疾病。
超声诊断是一种无创、无痛、方法简便、显像清晰的有效检查手段,已经成为临床医学中不可缺少的诊断方法。尤其是B超,应用广泛,影响重大,与X射线、CT、磁共振成像并称为4大医学影像技术。
超声治疗
超声治疗于20世纪40年代末期在欧美兴起,1956年第二届国际超声医学学术会议上已有许多论文发表,超声治疗进入实用成熟阶段。
我国超声治疗起步稍晚,1950年首先在北京开始用800KHz频率的超声治疗机治疗疾病,20世纪70年代超声疗法普及到全国各大型医院。20世纪80年代初出现的超声体外碎石术和超声外科,是结石症治疗史上的重大突破,如今已在国际范围内推广应用。
目前,超声在治疗学方面的应用范围包含理疗、治癌、外科、体外碎石、牙科等。高强度聚焦超声(HIFU)被誉为21世纪治疗肿瘤的最新技术,使超声治疗在当代医疗技术中占据重要位置。
超声测距
超声波离生活最近的应用就是测距。最常见的便是倒车/泊车辅助系统(倒车雷达)。倒车雷达由超声波发射装置向外发出超声波,通过接收器接收到反射回来的超声波的时间差来测算距离,以声音或更为直观的显示器提醒驾驶员周围障碍物情况,引导安全倒车、泊车。
因超声波测距计算简单、方便迅速、易于做到实时控制,且测量精度能达到工业实用要求,所以,近几年,随着制造升级和人工智能的发展,超声测距在移动机器人研制上也得到了广泛应用。
移动机器人
超声水下通信
在水声学范畴,超声的应用有水下定位与通信、海洋测绘等。在水中进行观察和测量,至今还没有发现比声波更有效的手段。原因在于:电磁波在水中衰减速率极快,无法作为侦测的讯号来源;光在水中穿透能力差,可见距离短,而声波因方向性好、穿透能力强、易于获得较集中声能、在水中传播距离远等特性具有得天独厚的优势。
目前水声学中应用最广泛、最重要的一种装置是声纳。声纳是一种利用从目标反射回来的声波或超声波探测水下物体(如潜艇或深水水雷)的存在和位置的一种仪器。各国海军使用声纳对水下目标进行探测、分类、定位和跟踪;进行水下通信和导航,保障舰艇、反潜飞机和反潜直升机的战术机动和水中武器的使用。此外,声呐技术还广泛用于鱼雷制导、鱼群探测、海洋石油勘探、船舶导航、水文测量和海底地质地貌勘测等。
超声加工
超声加工是利用超声频作小振幅振动的工具,并通过它与工件之间游离于液体中的磨料对被加工表面的捶击作用,使工件材料表面逐步破碎的特种加工。
自第一次超声加工实验以来,超声加工尤其是在难加工材料领域解决了众多关键工艺问题,取得良好效果:
1927年,美国物理学家伍德和卢米斯最早进行超声加工试验,利用超声振动对玻璃板进行雕刻和快速钻孔;
1951年,美国科恩制成第一台实用的超声加工机;
二十世纪50年代中期,日本、苏联将超声加工与电加工、切削加工相结合,开辟了复合加工领域;
1964年,英国提出使用烧结或电镀金刚石工具的超声旋转加工方法,改善了一般超声在加工深孔时速度低精度差的缺点;
随着智造升级,以及5G时代的来临,陶瓷、蓝宝石、玻璃、硬质合金等硬脆性材料对精密加工提出了更高要求。,东莞市优超精密技术有限公司在全球首次实现超声刀柄批量应用于3C外壳件的精密加工,并获得国际知名手机企业供应商认证,助力超声技术在国内外3C产业链的推广应用。
目前,超声加工已解决传统方式不易加工、易碎易脆的难题,主要用于各种难加工硬脆性材料的打孔、切割、开槽、雕刻、批量小型零件去毛刺、模具表面抛光。
优超超声刀柄
超声焊接
超声焊接的原理是利用高频振动波传递到两个需焊接物体的表面,在加压情况下表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合。超声焊接主要应用于塑料和金属领域。
按国际通行用途,超声波金属焊有四大系列:点焊、滚焊、封切、线束,广泛应用于:汽车、制冷、太阳能、电池、电子等行业。如锂电池的极耳焊接、冰箱空调行业的铜管封尾等。
,东莞市优超精密技术有限公司利用数字式PID反馈控制技术,可实现热能可调与焊缝尺寸可控的精准焊接。
超声粉末成型
超声粉末成型技术由日本学者Tsujino.J在1984年提出,是将功率超声与粉末成型技术相结合,形成的一种新型、高效的粉末成型方法。
通过机械作用和热作用,超声粉末成型的效果主要能够在较低压力下获得高性能产品,较传统成型技术,具有降低设备损耗、能量损耗和生产成本的优势。适用于金属粉末、有机高分子材料、陶瓷粉末的成形。
机械作用:通过机械作用减小粉末与模具侧壁间的摩擦,降低轴向压力梯度,提高材料的流动性,改善致密度、均匀性。
热作用:振动作用使粉末粒子间摩擦,粉末整体得到加热,降低材料粘性,提高流动性、均匀性和致密度。
超声粉末成型
超声波在工业上的应用还有如超声除尘、超声切割等应用。
超声除尘通过高频的超声波振动,带动中间产生的高压气流往复流动,抖动粉尘,使微小粉尘脱离工件基面,再通过两侧的真空负压将微小粉尘吸走。
超声切割利用超声波能量,将被切割材料的局部加热熔化,在一定压力下将连在一起的材料分开。具有适应不同尺寸和形状的切边、切边光滑平整、不粘刀有利于提高刀具使用寿命的优点。
超声清洗
超声波清洗是基于空化作用,即在清洗液中无数气泡快速形成并迅速内爆。由此产生的冲击将浸没在清洗液中的工件内外表面的污物剥落下来,从而达到精密洗净目的。随着超声频率的提高,气泡数量增加而爆破冲击力减弱,因此,高频超声特别适用于小颗粒污垢的清洗而不破环其工件表面。表面复杂、小且对清洁度有较高要求的产品,使用超声波清洗能达到较理想效果,如钟表、首饰、精密零件等。
超声波清洗源于二十世纪六十年代,相较于常规清洗方法,超声波清洗具有清洗效果好、清洁度一致、清洗速度快、无需人手接触清洗液、对工件表面无损伤等优点。电子行业是超声波清洗应用最早、最为普及的行业。同样应用的领域还有医疗器械的清洗、消毒、杀菌;半导体晶片的高清洁度清洗;光学器件的除油、清灰;石油化工行业金属滤网的清洗疏通等。
超声探伤
超声波探伤是利用超声能透入金属材料的深处,并由一截面进入另一截面时,在界面边缘发生反射的特点来检查零件缺陷的一种方法。在不破坏加工表面的基础上,超声波仪器或设备能够快速便捷、无损伤、精确地进行工件内部多种缺陷(裂纹、气孔、杂质等)的检测、定位、评估和诊断。
超声探伤是无损检测行业的必备,在制造业、冶金业、金属加工业、化工业等需要缺陷检测和质量控制的领域,以及航空航天、铁路交通、水利工程等需在役安全检查与寿命评估的领域,超声探伤既可以检查肉眼不能检查的工件内部缺陷,又可以大大提高检测的准确性和可靠性。
超声波指纹识别
湿手不能解锁手机,那么有没有不怕水的指纹解锁呢?——答案就是超声波指纹识别。小米5S、华为荣耀10就使用了超声波指纹识别解锁。
据悉,超声波指纹识别的特点是,能穿透玻璃、金属表面,无需电容传感器或者按钮,同时,即使手上有汗水、污垢、油脂,依然能准确识别出你的指纹。
小米5S超声指纹识别
技术的价值
在于支持人们对更美好生活、生产方式的追求
以超声技术赋能智造
更多应用在未来
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