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淺談超聲波的六大吸收衰減機(jī)制

2014-6-16　閱讀(2124)

　　衰減指的是超聲波在傳播過程中各種聲能損耗的總和，而吸收衰減則是聲能通過各種方法變成熱能的這一部分損失。
　　
　　有許多因素可以導(dǎo)致吸收衰減，它既與超聲特性有關(guān)，也與媒質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)有關(guān)。吸收衰減的數(shù)值也反映了媒質(zhì)的特性。吸收機(jī)制的探討也一直是人們關(guān)注的課題。
　　
　　1、熱傳導(dǎo)吸收
　　
　　在均勻的彈性媒質(zhì)中，超聲波的傳播使得媒質(zhì)出現(xiàn)交替的疏密變化，也就是說這使得物體的狀態(tài)發(fā)生了變化。受壓縮的稠密媒質(zhì)將會(huì)發(fā)生溫升，而受拉的疏松媒質(zhì)溫度下降。這種溫差的豐了在，使媒質(zhì)的疏密質(zhì)點(diǎn)間出現(xiàn)熱量傳導(dǎo)，從而導(dǎo)致波動(dòng)聲能量的損耗。這就是熱傳導(dǎo)吸收。
　　
　　2、粘滯吸收
　　
　　由于彈性媒質(zhì)具有粘滯性，故由超聲波引起的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)，將受到質(zhì)點(diǎn)間存在的粘滯阻力的作用，即受到內(nèi)摩擦力的作用。這將導(dǎo)致部分聲能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。這就是粘滯吸收。
　　
　　3、馳豫吸收
　　
　　媒質(zhì)的馳豫過程實(shí)際是媒質(zhì)分子的內(nèi)能與分子平移能的相互轉(zhuǎn)換過程。分子從超聲波的振動(dòng)能理中取得了平移能，把聲能轉(zhuǎn)變成無(wú)規(guī)的熱運(yùn)動(dòng)，消耗了聲能，這就是馳豫吸收。
　　
　　4、相對(duì)運(yùn)動(dòng)吸收
　　
　　超聲波傳播時(shí)，還存在聲輻射力作用，這就是一種靜壓力。它作用在聲特性阻抗變化的界面上時(shí)，可以使界面發(fā)生移動(dòng)。也就是說，這將使聲特性阻阬的媒質(zhì)產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。從而吸收的聲能，這稱為相對(duì)運(yùn)動(dòng)吸收。
　　
　　5、汽泡吸收
　　
　　超過空化閾值的高強(qiáng)度超聲波在流體媒質(zhì)中傳播時(shí)，將導(dǎo)致空化效應(yīng)發(fā)生，產(chǎn)生出許多汽泡，這就造成媒質(zhì)產(chǎn)生新的擾，從而吸收了超聲能量。
　　
　　6、滯后作用吸收
　　
　　在非常粘滯的媒質(zhì)中，當(dāng)聲波的頻率高于豫馳頻率時(shí)，將有一種過量吸收與每周期內(nèi)的恒定的能量損耗相對(duì)應(yīng)，這種吸收稱為滯后作用吸收。
　　
　　由于聲波波陣面的擴(kuò)展而導(dǎo)致聲能的失散，或者由于聲場(chǎng)的固有分布而導(dǎo)致的聲能變化，通常可以加以修正的。也不會(huì)導(dǎo)致聲能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。而吸收衰減成因要復(fù)雜的多，不同的媒質(zhì)主要起作用的機(jī)制也不盡相同。對(duì)于生物媒質(zhì)所形成的吸收衰減，更比非生物媒復(fù)雜的多，進(jìn)一步的研究將會(huì)給醫(yī)學(xué)超聲診斷、治療提供理論根據(jù)。

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