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什么是超声波?

超声波的简介科学家们将每秒钟振动的次数称为声音的频率,它的单位是赫兹。我们人类耳朵能听到的声波频率为20~20000赫兹。当声波的振动频率大于20000赫兹或小于20赫兹时,我们便听不见了。因此,我们把频率高于20000赫兹的声波称为“超声波”。通常用于医学诊断的超声波频率为1~5兆赫兹。
  理论研究表明,在振幅相同的条件下,一个物体振动的能量与振动频率成正比,超声波在介质中传播时,介质质点振动的频率很高,因而能量很大.在我国北方干燥的冬季,如果把超声波通入水罐中,剧烈的振动会使罐中的水破碎成许多小雾滴,再用小风扇把雾滴吹入室内,就可以增加室内空气湿度.这就是超声波加湿器的原理.咽喉炎.气管炎等疾病,很难血流到达患病的部位.利用加湿器的原理,把药液雾化,让病人吸入,能够提高疗效.利用超声波巨大的能量还可以使人体内的结石做剧烈的受迫振动而破碎,从而减缓病痛,达到治愈的目的。超声波在医学方面应用非常广泛,像现在的彩超、B超、碎石(例如胆结石、肾结石祛眼袋 之类的)等。
超声波的产生
  声波是物体机械振动状态(或能量)的传播形式。所谓振动是指物质的质点在其平衡位置附近进行的往返运动形式。譬如,鼓面经敲击后,它就上下振动,这种振动状态通过空气媒质向四面八方传播,这便是声波。超声波是指振动频率大于20000Hz以上的,其每秒的振动次数(频率)甚高,超出了人耳听觉的上限(20000Hz),人们将这种听不见的声波叫做超声波。超声和可闻声本质上是一致的,它们的共同点都是一种机械振动模式,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,其不同点是超声波频率高,波长短,在一定距离内沿直线传播具有良好的束射性和方向性,目前腹部超声成象所用的频率范围在 25兆Hz之间,常用为33.5兆Hz(每秒振动1次为1Hz,1兆Hz=10^6Hz,即每秒振动100万次,可闻波的频率在16-20,000HZ 之间)。超声波是声波大家族中的一员。
  超声波在媒质中的反射、折射、衍射、散射等传播规律,与可听声波的规律并没有本质上的区别。但是超声波的波长很短,只有几厘米,甚至千分之几毫米。与可听声波比较,超声波具有许多奇异特性:传播特性──超声波的波长很短,通常的障碍物的尺寸要比超声波的波长大好多倍,因此超声波的衍射本领很差,它在均匀介质中能够定向直线传播,超声波的波长越短,这一特性就越显著。功率特性──当声音在空气中传播时,推动空气中的微粒往复振动而对微粒做功。声波功率就是表示声波做功快慢的物理量。在相同强度下,声波的频率越高,它所具有的功率就越大。由于超声波频率很高,所以超声波与一般声波相比,它的功率是非常大的。空化作用──当超声波在液体中传播时,由于液体微粒的剧烈振动,会在液体内部产生小空洞。这些小空洞迅速胀大和闭合,会使液体微粒之间发生猛烈的撞击作用,从而产生几千到上万个大气压的压强。微粒间这种剧烈的相互作用,会使液体的温度骤然升高,起到了很好的搅拌作用,从而使两种不相溶的液体(如水和油)发生乳化,并且加速溶质的溶解,加速化学反应。这种由超声波作用在液体中所引起的各种效应称为超声波的空化作用。
  频率高于2×104赫的声波。研究超声波的产生、传播、接收,以及各种超声效应和应用的声学分支叫超声学。产生超声波的装置有机械型超声发生器(例如气哨、汽笛和液哨等)、利用电磁感应和电磁作用原理制成的电动超声发生器、以及利用压电晶体的电致伸缩效应和铁磁物质的磁致伸缩效应制成的电声换能器等。
超声波的主要参数
  超声波的两个主要参数: 频率:F≥20K/Hz; 功率密度:p=发射功率(W)/发射面积(cm2);通常p≥0.3w/cm2; 在液体中传播的超声波能对物体表面的污物进行清洗,其原理可用“空化”现象来解释:超声波振动在液体中传播的音波压强达到一个大气压时,其功率密度为0.35w/cm2,这时超声波的音波压强峰值就可达到真空或负压,但实际上无负压存在,因此在液体中产生一个很大的压力,将液体分子拉裂成空洞一空化核。此空洞非常接近真空,它在超声波压强反向达到最大时破裂,由于破裂而产生的强烈冲击将物体表面的污垢撞击下来。这种由无数细小的空化气泡破裂而产生的冲击波现象称为“空化”现象。 太小的声强无法产生空化效应。
超声波的作用
超声波清洗原理
  清洗的超声波应用原理是由超声波发生器发出的高频振荡信号,通过换能器转换成高频机械振荡而传播到介质,清洗溶剂中超声波在清洗液中疏密相间的向前辐射,使液体流动而产生数以万计的微小气泡,存在于液体中的微小气泡(空化核)在声场的作用下振动,当声压达到一定值时,气泡迅速增长,然后突然闭合,在气泡闭合时产生冲击波,在其周围产生上千个大气压力,破坏不溶性污物而使它们分散于清洗液中,当团体粒子被油污裹着而粘附在清洗件表面时,油被乳化,固体粒子即脱离,从而达到清洗件表面净化的目的。
  虽然说人类听不出超声波,但不少动物却有此本领。它们可以利用超声波“导航”、追捕食物,或避开危险物。大家可能看到过夏天的夜晚有许多蝙蝠在庭院里来回飞翔,它们为什么在没有光亮的情况下飞翔而不会迷失方向呢?原因就是蝙蝠能发出2~10万赫兹的超声波,这好比是一座活动的“雷达站”。蝙蝠正是利用这种“声呐”判断飞行前方是昆虫,或是障碍物的。而雷达的质量有几十,几百,几千千克,,而在一些重要性能上的精确度.抗干扰能力等,蝙蝠远优与现代无线电定位器.深入研究动物身上各种器官的功能和构造,将获得的知识用来改进现有的设备,这是近几十年来发展起来的一门新学科,叫做仿生学.
  我们人类直到第一次世界大战才学会利用超声波,这就是利用“声呐”的原理来探测水中目标及其状态,如潜艇的位置等。此时人们向水中发出一系列不同频率的超声波,然后记录与处理反射回声,从回声的特征我们便可以估计出探测物的距离、形态及其动态改变。医学上最早利用超声波是在1942年,奥地利医生杜西克首次用超声技术扫描脑部结构;以后到了60年代医生们开始将超声波应用于腹部器官的探测。如今超声波扫描技术已成为现代医学诊断不可缺少的工具。
医学
  医学超声波检查的工作原理与声纳有一定的相似性,即将超声波发射到人体内,当它在体内遇到界面时会发生反射及折射,并且在人体组织中可能被吸收而衰减。因为人体各种组织的形态与结构是不相同的,因此其反射与折射以及吸收超声波的程度也就不同,医生们正是通过仪器所反映出的波型、曲线,或影象的特征来辨别它们。此外再结合解剖学知识、正常与病理的改变,便可诊断所检查的器官是否有病。
  目前,医生们应用的超声诊断方法有不同的形式,可分为A型、B型、M型及D型四大类。
  A型:是以波形来显示组织特征的方法,主要用于测量器官的径线,以判定其大小。可用来鉴别病变组织的一些物理特性,如实质性、液体或是气体是否存在等。
  B型:用平面图形的形式来显示被探查组织的具体情况。检查时,首先将人体界面的反射信号转变为强弱不同的光点,这些光点可通过荧光屏显现出来,这种方法直观性好,重复性强,可供前后对比,所以广泛用于妇产科、泌尿、消化及心血管等系统疾病的诊断。
  M型:是用于观察活动界面时间变化的一种方法。最适用于检查心脏的活动情况,其曲线的动态改变称为超声心动图,可以用来观察心脏各层结构的位置、活动状态、结构的状况等,多用于辅助心脏及大血管疫病的诊断。
  D型:是专门用来检测血液流动和器官活动的一种超声诊断方法,又称为多普勒超声诊断法。可确定血管是否通畅、管腔是否狭窄、闭塞以及病变部位。新一代的D型超声波还能定量地测定管腔内血液的流量。近几年来科学家又发展了彩色编码多普勒系统,可在超声心动图解剖标志的指示下,以不同颜色显示血流的方向,色泽的深浅代表血流的流速。现在还有立体超声显象、超声CT、超声内窥镜等超声技术不断涌现出来,并且还可以与其他检查仪器结合使用,使疾病的诊断准确率大大提高。超声波技术正在医学界发挥着巨大的作用,随着科学的进步,它将更加完善,将更好地造福于人类。
超声学
  研究超声波的产生、传播 、接收,以及各种超声效应和应用的声学分支叫超声学。产生超声波的装置有机械型超声发生器(例如气哨、汽笛和液哨等)、利用电磁感应和电磁作用原理制成的电动超声发生器、
  以及利用压电晶体的电致伸缩效应和铁磁物质的磁致伸缩效应制成的电声换能器等。
  超声效应 当超声波在介质中传播时,由于超声波与介质的相互作用,使介质发生物理的和化学的变化,从而产生
  一系列力学的、热学的、电磁学的和化学的超声效应,包括以下4种效应:
  机械效应。超声波的机械作用可促成液体的乳化、凝胶的液化和固体的分散。当超声波流体介质中形成驻波时 ,悬浮在流体中的微小颗粒因受机械力的作用而凝聚在波节处,在空间形成周期性的堆积。超声波在压电材料和磁致伸缩材料中传播时,由于超声波的机械作用而引起的感生电极化和感生磁化(见电介质物理学和磁致伸缩)。
  空化作用。超声波作用于液体时可产生大量小气泡 。一个原因是液体内局部出现拉应力而形成负压,压强的降低使原来溶于液体的气体过饱和,而从液体逸出,成为小气泡。另一原因是强大的拉应力把液体“撕开”成一空洞,称为空化。空洞内为液体蒸气或溶于液体的另一种气体,甚至可能是真空。因空化作用形成的小气泡会随周围介质的振动而不断运动、长大或突然破灭。破灭时周围液体突然冲入气泡而产生高温、高压,同时产生激波。与空化作用相伴随的内摩擦可形成电荷,并在气泡内因放电而产生发光现象。在液体中进行超声处理的技术大多与空化作用有关。
  热效应。由于超声波频率高,能量大,被介质吸收时能产生显著的热效应。
  化学效应。超声波的作用可促使发生或加速某些化学反应。例如纯的蒸馏水经超声处理后产生过氧化氢;溶有氮气的水经超声处理后产生亚硝酸;染料的水溶液经超声处理后会变色或退色。这些现象的发生总与空化作用相伴随。超声波还可加速许多化学物质的水解、分解和聚合过程。超声波对光化学和电化学过程也有明显影响。各种氨基酸和其他有机物质的水溶液经超声处理后,特征吸收光谱带消失而呈均匀的一般吸收,这表明空化作用使分子结构发生了改变。
超声应用
  超声效应已广泛用于实际,主要有如下几方面:
  超声检验。超声波的波长比一般声波要短,具有较好的方向性,而且能透过不透明物质,这一特性已被广泛用于超声波探伤、测厚、测距、遥控和超声成像技术。超声成像是利用超声波呈现不透明物内部形象的技术。把从换能器发出的超声波经声透镜聚焦在不透明试样上,从试样透出的超声波携带了被照部位的信息(如对声波的反射、吸收和散射的能力),经声透镜汇聚在压电接收器上,所得电信号输入放大器,利用扫描系统可把不透明试样的形象显示在荧光屏上。上述装置称为超声显微镜。超声成像技术已在医疗检查方面获得普遍应用,在微电子器件制造业中用来对大规模集成电路进行检查,在材料科学中用来显示合金中不同组分的区域和晶粒间界等。声全息术是利用超声波的干涉原理记录和重现不透明物的立体图像的声成像技术,其原理与光波的全息术基本相同,只是记录手段不同而已(见全息术)。用同一超声信号源激励两个放置在液体中的换能器,它们分别发射两束相干的超声波:一束透过被研究的物体后成为物波,另一束作为参考波。物波和参考波在液面上相干叠加形成声全息图,用激光束照射声全息图,利用激光在声全息图上反射时产生的衍射效应而获得物的重现像,通常用摄像机和电视机作实时观察。
  超声处理。利用超声的机械作用、空化作用、热效应和化学效应,可进行超声焊接、钻孔、固体的粉碎、乳化、脱气、除尘、去锅垢、清洗、灭菌、促进化学反应和进行生物学研究等,在工矿业、农业、医疗等各个部门获得了广泛应用。
  基础研究。超声波作用于介质后,在介质中产生声弛豫过程,声弛豫过程伴随着能量在分子各自电度间的输运过程,并在宏观上表现出对声波的吸收(见声波)。通过物质对超声的吸收规律可探索物质的特性和结构,这方面的研究构成了分子声学这一声学分支。普通声波的波长远大于固体中的原子间距,在此条件下固体可当作连续介质。但对频率在1012赫以上的 特超声波 ,波长可与固体中的原子间距相比拟,此时必须把固体当作是具有空间周期性的点阵结构。点阵振动的能量是量子化的,称为声子(见固体物理学)。特超声对固体的作用可归结为特超声与热声子、电子、光子和各种准粒子的相互作用。对固体中特超声的产生、检测和传播规律的研究,以及量子液体——液态氦中声现象的研究构成了近代声学的新领域。 
  声波是属于声音的类别之一,属于机械波,声波是指人耳能感受到的一种纵波,其频率范围为16Hz-20KHz。当声波的频率低于16Hz时就叫做次声波,高于20KHz则称为超声波声波。
  超声波具有如下特性:
  1) 超声波可在气体、液体、固体、固熔体等介质中有效传播。
  2) 超声波可传递很强的能量。
  3) 超声波会产生反射、干涉、叠加和共振现象。
  4) 超声波在液体介质中传播时,可在界面上产生强烈的冲击和空化现象。
  超声波是声波大家族中的一员。
  声波是物体机械振动状态(或能量)的传播形式。所谓振动是指物质的质点在其平衡位置附近进行的往返运动。譬如,鼓面经敲击后,它就上下振动,这种振动状态通过空气媒质向四面八方传播,这便是声波。
  超声波是指振动频率大于20KHz以上的,人在自然环境下无法听到和感受到的声波。
  超声波治疗的概念:
  超声治疗学是超声医学的重要组成部分。超声治疗时将超声波能量作用于人体病变部位,以达到治疗疾患和促进机体康复的目的。
  在全球,超声波广泛运用于诊断学、治疗学、工程学、生物学等领域。赛福瑞家用超声治疗机属于超声波治疗学的运用范畴。
  (一)工程学方面的应用:水下定位与通讯、地下资源勘查等 。
  (二)生物学方面的应用:剪切大分子、生物工程及处理种子等 。
  (三)诊断学方面的应用:A型、B型、M型、D型、双功及彩超等 。
  (四)治疗学方面的应用:理疗、治癌、外科、体外碎石、牙科等 。
超声波的特点
  (一)超声波在传播时,方向性强,能量易于集中。
  (二)超声波能在各种不同媒质中传播,且可传播足够远的距离。
  (三)超声波与传声媒质的相互作用适中,易于携带有关传声媒质状态的信息(诊断或对传声媒质产生效应)。(治疗)
  超声波是一种波动形式,它可以作为探测与负载信息的载体或媒介(如B超等用作诊断);超声波同时又是一种能量形式,当其强度超过一定值时,它就可以通过与传播超声波的媒质的相互作用,去影响,改变以致破坏后者的状态,性质及结构(用作治疗)。
超声波的发展史
  一、国际方面:
  自19世纪末到20世纪初,在物理学上发现了压电效应与反压电效应之后,人们解决了利用电子学技术产生超声波的办法,从此迅速揭开了发展与推广超声技术的历史篇章。
  1922年,德国出现了首例超声波治疗的发明专利。
  1939年发表了有关超声波治疗取得临床效果的文献报道。
  40年代末期超声治疗在欧美兴起,直到1949年召开的第一次国际医学超声波学术会议上,才有了超声治疗方面的论文交流,为超声治疗学的发展奠定了基础。1956年第二届国际超声医学学术会议上已有许多论文发表,超声治疗进入了实用成熟阶段。
  二、国内方面:
  国内在超声治疗领域起步稍晚,于20世纪50年代初才只有少数医院开展超声治疗工作,从1950年首先在北京开始用800KHz频率的超声治疗机治疗多种疾病,至50年代开始逐步推广,并有了国产仪器。公开的文献报道始见于1957年。到了70年代有了各型国产超声治疗仪,超声疗法普及到全国各大型医院。
  40多年来,全国各大医院已积累了相当数量的资料和比较丰富的临床经验。特别是20世纪80年代初出现的超声体外机械波碎石术和超声外科,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。高强度聚焦超声无创外科,已使超声治疗在当代医疗技术中占据重要位置。而在21世纪(HIFU)超声聚焦外科已被誉为是21世纪治疗肿瘤的最新技术。
  超声波治病机理:
  1.机械效应:超声在介质中前进时所产生的效应。(超声在介质中传播是由反射而产生的机械效应)它可引起机体若干反应。超声振动可引起组织细胞内物质运动,由于超声的细微按摩,使细胞浆流动、细胞震荡、旋转、摩擦、从而产生细胞按摩的作用,也称为“内按摩”这是超声波治疗所独有的特性,可以改变细胞膜的通透性,刺激细胞半透膜的弥散过程,促进新陈代谢、加速血液和淋巴循环、改善细胞缺血缺氧状态,改善组织营养、改变蛋白合成率、提高再生机能等。使细胞内部结构发生变化,导致细胞的功能变化,使坚硬的结缔组织延伸,松软。
  超声波的机械作用可软化组织,增强渗透,提高代谢,促进血液循环,刺激神经系统和细胞功能,因此具有超声波独特的治疗意义。
  2.温热效应:人体组织对超声能量有比较大的吸收本领,因此当超声波在人体组织中传播过程中,其能量不断地被组织吸收而变成热量,其结果是组织的自身温度升高。
  产热过程既是机械能在介质中转变成热能的能量转换过程。即内生热。超声温热效应可增加血液循环,加速代谢,改善局部组织营养,增强酶活力。一般情况下,超声波的热作用以骨和结缔组织为显著,脂肪与血液为最少。
  3.理化效应:超声的机械效应和温热效应均可促发若干物理化学变化。实践证明一些理化效应往往是上述效应的继发效应。TS-C型治疗机通过理化效应继发出下列五大作用:
  A.弥散作用:超声波可以提高生物膜的通透性,超声波作用后,细胞膜对钾,钙离子的通透性发生较强的改变。从而增强生物膜弥散过程,促进物质交换,加速代谢,改善组织营养。
  B.触变作用:超声作用下,可使凝胶转化为溶胶状态。对肌肉,肌腱的软化作用,以及对一些与组织缺水有关的病理改变。如类风湿性关节炎病变和关节、肌腱、韧带的退行性病变的治疗。
  C.空化作用:空化形成,或保持稳定的单向振动,或继发膨胀以致崩溃,细胞功能改变,细胞内钙水平增高。成纤维细胞受激活,蛋白合成增加,血管通透性增加,血管形成加速,胶原张力增加。
  D.聚合作用与解聚作用:水分子聚合是将多个相同或相似的分子合成一个较大的分子过程。大分子解聚,是将大分子的化学物变成小分子的过程。可使关节内增加水解酶和原酶活性增加。
  E.消炎,修复细胞和分子:超声作用下,可使组织PH值向碱性方面发展。缓解炎症所伴有的局部酸中毒。超声可影响血流量,产生致炎症作用,抑制并起到抗炎作用。使白细胞移动,促进血管生成。胶原合成及成熟。促进或抑制损伤的修复和愈合过程。从而达到对受损细胞组织进行清理、激活、修复的过程。
  量子声学。
  超声波还可以进行雷达探测.清洗较为精细的物品,如钟表,可以利用超声波来击碎病人体内胆结石,还可以利用超声波测距.
  超声波检测还用于电阻焊的焊点强度的检测。
  人耳可以听见的波动,其频率约在16Hz到20KHz之间,如果”波动〃的频率高於此范围,则人类则无法听见,特称之为超音波.所谓”波动〃即为物质中的粒子受外力作用时所产生的机械性振汤.例如将悬挂於弹簧下方的物体向下拉使弹簧伸长,然后将物体放开,则该物体受弹簧力的作用,产生一上下往复性的振动,其偏离静止位置的移动与时间的关系,即为正弦波.
  超声波依其波传送方向的波动方式可分为纵波,横波,表面波,蓝姆波四种.其在料件中之传送,根据能量不灭定律,音波在一种物质中传送,或由一种物质传入另一种物质时,由于受到衰减,反射及折射的作用,其能量必然愈来愈弱;但是在材料密度较大的部分,音压却会增大〈但因音阻抗亦变大,能量仍是减少〉,反之在疏松的部分,其音量变大.
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  1、超声波提取生物纳米(超声波化学合成法)超声波化学反应中,起关键作用的是声波的空化效应,在超声波的辐照过程中,在液体里将发生空化气泡的形成,长大和崩灭,当空化气泡崩灭时产生一个覆盖着的强压力脉冲,产生许多独特的性质,例如产生高达5000K的高温,大于200Mpa的压力,以及高达1010K/p的降温速度,这就是超声波化学合成的能量来源,Kcap ,Okitso等将0.5um的o.Al1/O3粉末加入到PdLN.2N3Cl.3H20溶液中,再加入一种对Pd2,还原起促进作用的规类,然后用20Khz的超声波辐照,在Al2O2表面合成出10nm左右的Pd纳米粒子。
  2、超声波制药
  (1) 注射用医药物质的分散——将磷脂类与胆固醇混合用适当方法与药物混合在水溶液中,经超声分散,可以得到更小粒子(0.1um左右)供静脉注射。
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  电子零件的清洗:电子零件,如半导体管的壳座、IC的壳座、晶体的壳座、继电器的壳座、电子管座等。
  电子元器件的基体清洗:电子元器件的基体是由半导体材料制成并封装在金属或塑料壳座中形成的,在封装前,不但对壳座必须清洗,而且也必须对基体进行清洗,如IC芯片、电阻、晶体、半导体、原膜电路等。
  PCB板的清洗:我国电子行业中,绝大多数企业都在使用PCB,PCB组件焊接采用的助焊剂分为水溶型、松香型和免清洗型三类,使用较多的为前两种,多采用超声波清洗(也有不少是采用酒精刷洗),免清洗型原则上应该不清洗,但是,目前世界各国的大多数厂家即使采用免清洗型焊剂焊接组件,仍需要清洗。特别是高密度PCB以及高密度IC出脚不清洗或不采用超声波清洗,必将导致高密度线路之间和IC出脚之间吸附尘埃,一旦环境湿度大,极易发生高密度线间和脚间短路而出现故障,而一旦环境干燥,短路故障又自行消失,这类故障又不易查找。所以世界各国的电子整机厂均坚持对PCB板作超声波清洗。在我国,军工电子整机厂已开始推广,并收到了因此举既提高了产品可靠性,又降低了售后服务成本的双重效益。
  接插件、连接件、转接器等器件的生产中,电镀和组装前也必须清洗,否则吸附在这些组装零件上的灰尘、油污必将影响其导电和绝缘性能,特别是一些复杂的多芯连接器尤其如此。
  电子材料加工成型后的清洗:如晶片、硅片、压电陶瓷片等电子材料是供给元器件厂家的产品,其产品出厂前必须清洗,特别是作出口业务的厂家,其产品清洗成为一大难题,超声波清洗是最有效的途径。
  超声波清洗在机电行业中的应用
  机电行业中,从机械零件到机械部件,从电器零件到电器部件都有清洗的要求,如齿轮、曲轴乃至齿轮箱,又如电器零件上机械和电器的组合件,还有一些精密机械零件和电器零件,这些都离不开清洗,大多数企业采用的是传统的清洗方法,诸如浸润清洗、喷淋清洗。这种清洗方法不但劳动强度大,而且易造成环境污染和水资源浪费。目前,不少企业开始进行技术改造,采用超声波清洗以消除传统清洗的弊端,特别是一些形状复杂的机械零件,是传统清洗所无能为力的。
  超声波清洗在制药工业的应用
  超声波清洗技术经过众多制药企业的应用而得到广泛使用,特别是对西林瓶、口服液瓶、安瓶、大输液瓶的清洗以及对丁基胶塞、天然胶塞的清洗方面,已经得到首肯。对于瓶类的清洗,是用超声波清洗技术代替原有的毛刷机,它经过翻转注水、超声清洗、内外冲洗、空气吹干、翻转等流程而实现的。
  超声波清洗在轻纺行业中的应用
  轻工行业,如空调、冷柜、冰箱中的压缩机;钟表零件、手表元件等;纺织行业,如精密纺织器材、喷丝嘴等;珠宝行业,如金银首饰、珠宝玉器等,都需要清洗,有些零件、部件和组件,如压缩机、喷丝嘴等或形状复杂,或盲孔、微孔,只能由超声波清洗,有些规模生产厂甚至采用超声波链式或升降式成套设备。
  超声波清洗在表面处理行业的应用
  表面处理是轻工行业的组成部分,包含机械零件电镀、金属和非金属机箱柜涂覆、光学玻璃或镜片镀膜等,电镀前后或涂覆前的清洗采用超声波清洗技术已成为一种新的典型工艺,特别是军工电子产品中的一些多芯插座,因质量要求必须进行电镀,而电镀后其质量要求多芯之间必须绝缘,往往因电镀后致使多芯间不绝缘,采用丙酮、酒精等方法浸润清洗后测试其阻值要求无穷大,但达不到质量要求,而采用超声波清洗,经烘干后,则完全达到质量要求。将超声波直接引入电镀还可提高镀液的匀度和镀层的密度。
  超声波除油
  将黏附有油污的制件放在除油液中,并使除油过程处于一定频率的超声波场作用下的除油过程,称为超声波除油。引入超声波可以强化除油过程、缩短除油时间、提高除油质量、降低化学药品的消耗量。尤其对复杂外形零件、小型精密零件、表面有难除污物的零件及绝缘材料制成的零件有显著的除油效果,可以省去费时的手工劳动,防止零件的损伤。
  超声波除油的效果与零件的形状、尺寸、表面油污性质、溶液成分、零件的放置位置等有关,因此,最佳的超声波除油工艺要通过试验确定。超声波除油所用的频率一般为30kHz左右。零件小时,采用高一些的频率;零件大时,采用较低的频率。超声波是直线传播的,难以达到被遮蔽的部分,因此应该使零件在除油槽内旋转或翻动,以使其表面上各个部位都能得到超声波的辐照,受到较好的除油效果。另外超声波除油溶液的浓度和温度要比相应的化学除油和电化学除油低,以免影响超声波的传播,也可减少金属材料表面的腐蚀。
服务项目:超声波制袋机
  超声波清洗技术在磷化处理中的应用
  产品喷涂前处理工艺非常重要,一般的传统工艺使用酸液对工件进行处理,对环境污染较重,工作环境较差,同时,最大的弊端是结构复杂零件酸洗除锈后的残酸很难冲洗干净。工件喷涂后,时间不长,沿着夹缝出现锈蚀现象,破坏涂层表面,严重影响产品外观和内在质量。超声波清洗技术应用到涂装前处理后,不仅能使物体表面和缝隙中的污垢迅速剥落,而且涂装件喷涂层牢固不会返锈。
  超声波清洗在铁路段修领域的应用
  我国铁道部《三机检修规程》以及铁路系统的一些段修技术规程都涉及到清洗。超声波清洗在铁路系统的应用较为普遍,但用于对列车空调机组、柴油发动机组、机车散热器等大型设备的不拆御清洗则是一个崭新的课题。我国检修客车的车辆段,采用超声波清洗设备对列车空调的不拆御清洗实为首创之举。其劳动强度的减低、清洗质量的提高、环境保护成本的降低、文明生产、现场管理水平的提升,均开创了一个新的局面,但目前的普及水平很低。
  超声波清洗在军事装备领域的应用
  军事装备不外乎光、机、电类装备或光、机、电一体化装备,军事装备在储备状态下,储存于军事仓库,这些装备在储备、训练、演习状态均免不了尘埃、污垢的吸附、污染,特别是一些复杂的兵器装备靠人工擦拭保养,难度较大,而一旦采用超声波清洗技术保养兵器装备,问题就迎刃而解。《中国电子报》2001.04.17 文/杜水源超声清洗器的作用: 超声波清洗器是一种无损无污染的清洗设备。它是利用超声波在液体中的空化作用,产生非常强大的能量,将污粒从物体上剥落以达到清洗之目的;同时超声波在液体化学反应中还能起到加速溶解和乳化作用,并能有效的脱去液体中的气体。
  超声波清洗在电镀、喷涂前工艺应用
  产品喷涂前处理工艺非常重要,一般的传统工艺使用酸液对工件进行处理,对环境污染较重,工作环境较差,同时,最大的弊端是结构复杂零件酸洗除锈后的残酸很难冲洗干净。工件喷涂后,时间不长,沿着夹缝出现锈蚀现象,破坏涂层表面,严重影响产品外观和内在质量。超声波清洗技术应用到涂装前处理后,不仅能使物体表面和缝隙中的污垢迅速剥落,而且涂装件喷涂层牢固不会返锈。 
  利用超声波在液体中产生的空化效应,可以清洗掉工件表面沾附的油污,配合适当的清洗剂,可以迅速地对工件表面实现高清洁度的处理。 
  电镀工艺,对工件表面清洁度要求较高,而超声波清洗技术是能达到此要求的理想技术。利用超声波清洗技术,可以替代溶剂清洗油污;可以替代电解除油;可以替代强酸浸蚀去除碳钢及低合金钢表面的铁锈及氧化皮。 
  对几种常见的工件表面状况,用超声波清洗工艺情况简介:
  1、抛光件表面抛光膏的清洗
  一般情况下,抛光膏常常采用石蜡调合,石蜡分子量大,熔点较高,常温下呈固态,是较难清洗的物质,传统的办法是采用有机溶剂清洗或高温碱水煮洗有许多弊病。采用超声波清洗则可使用水基清洗剂,在中温条件下,几分钟内将工件表面彻底清洗干净,常用工艺流程是:浸泡→超声波清洗→清水(净水)漂洗。
  2、表面有油及少量锈的冷轧钢板
  冷轧钢板表面一般有油、污或少量铁锈,要洗干净比较容易,但经一般方法清洗后,工件表面仍残留一层非常细薄的浮灰,影响后续加工质量,有时不得不再采用强酸浸泡的办法去除这层浮灰。而采用超声波清洗并加入适当的清洗液,可方便快捷地实现工件表面彻底清洁,并使工件表面具有较高的活性,有时甚至可以免去电镀前酸浸活化工序。
  3、表面有氧化皮和黄锈的工件 传统的办法是采用盐酸或硫酸浸泡清洗。如采用超声波综合处理技术,可以快捷地在几分钟内同时去除工件表面的油、锈、并避免了因强酸清洗伴随产生的氢脆问题。
  超声波在塑料焊接方面的应用:
  超声波塑料焊接机原理:
  当超声波作用于热塑性的塑料接触面时,会产生每秒几万次的高频振动,这种达到一定振幅的高频振动,通过上焊件把超声能量传送到焊区,由于焊区即两个焊接的交界面处声阻大,因此会产生局部高温。又由于塑料导热性差,一时还不能及时散发,聚集在焊区,致使两个塑料的接触面迅速熔化,加上一定压力后,使其融合成一体。当超声波停止作用后,让压力持续几秒钟,使其凝固成型,这样就形成一个坚固的分子链,达到焊接的目的,焊接强度能接近于原材料强度。超声波塑料焊接的好坏取决于换能器焊头的振幅,所加压力及焊接时间等三个因素,焊接时间和焊头压力是可以调节的,振幅由换能器和变幅杆决定。这三个量相互作用有个适宜值,能量超过适宜值时,塑料的熔解量就大,焊接物易变形;若能量小,则不易焊牢,所加的压力也不能太大。这个最佳压力是焊接部分的边长与边缘每1mm的最佳压力之积。
  超声波塑料焊接的方法
  1、熔接法:超声波振动随焊头将超声波传导至焊件,由于两焊件处声阻大,因此产生局部高温,使焊件交界面熔化。在一定压力下,使两焊件达到美观、快速、坚固的熔接效果。
  2、埋植(插)法:螺母或其它金属欲插入塑料工件。首先将超声波传至金属,经高速振动,使金属物直接埋入成型塑胶内,同时将塑胶熔化,其固化后完成埋插。
  3、铆接法:欲将金属和塑料或两块性质不同的塑料接合起来,可利用超声波铆接法,使焊件不易脆化、美观、坚固。
  4、点焊法:利用小型焊头将两件大型塑料制品分点焊接,或整排齿状的焊头直接压于两件塑料工件上,从而达到点焊的效果。
  5、成型法:利用超声波将塑料工件瞬间熔化成型,当塑料凝固时可使金属或其它材质的塑料牢固。
  6、切除法:利用焊头及底座的特别设计方式,当塑料工件刚射出时,直接压于塑料的枝干上,通过超声波传导达到切除的效果。
  超声波金属焊接的原理
  超声波金属焊接是19世纪30年代偶然发现的。当时在作电流点焊电极加超声振动试验时,发现不通电流也能焊接上,因而发展了超声金属冷焊技术。超声波焊接虽然发现较早,但是到目前为止,其作用机理还不是很清楚。它类似于摩擦焊,但有区别,超声焊接时间很短,温度低于再结晶;它与压力焊也不相同,因为所加的静压力比压力焊小的多。一般认为在超声波焊接过程中的初始阶段,切向振动出去金属表面的氧化物,并是粗糙表面的突出部分产生反复的微焊和破坏的过程而使接触面积增大,同时使焊区温度升高,在焊件交界面产生塑性变形。这样在接触压力的作用下,相互接近到原子引力能够发生作用的距离时,即形成焊点。焊接时间过长,或超声波振幅过大会使焊接强度下降,甚至破坏。
  超声波金属焊接的特点
  超声波金属焊接的特点是:不需要焊剂和外加热,不因受热而变形,没有残余应力,对焊件表面的焊前处理要求不高。不但同类金属,而且异类金属之间也可以焊接。可以将薄片或细丝焊接在厚板上。超声焊接良导电体的能量比电流焊接少的多,常用于晶体管或集成电路的引线的焊接。用于药物和易爆材料的密封焊时,能避免一般焊接因有溶解物体而污染药品,不会因受热而发生爆炸等等。
  超声波的各种效应
  1.机械效应:超声在介质中前进时所产生的效应。(超声在介质中传播是由反射而产生的机械效应)它可引起机体若干反应。超声振动可引起组织细胞内物质运动,由于超声的细微按摩,使细胞浆流动、细胞震荡、旋转、摩擦、从而产生细胞按摩的作用,也称为“内按摩”这是超声波治疗所独有的特性,可以改变细胞膜的通透性,刺激细胞半透膜的弥散过程,促进新陈代谢、加速血液和淋巴循环、改善细胞缺血缺氧状态,改善组织营养、改变蛋白合成率、提高再生机能等。使细胞内部结构发生变化,导致细胞的功能变化,使坚硬的结缔组织延伸,松软。
  超声波的机械作用可软化组织,增强渗透,提高代谢,促进血液循环,刺激神经系统和细胞功能,因此具有超声波独特的治疗意义。
  2.温热效应:人体组织对超声能量有比较大的吸收本领,因此当超声波在人体组织中传播过程中,其能量不断地被组织吸收而变成热量,其结果是组织的自身温度升高。
  产热过程既是机械能在介质中转变成热能的能量转换过程。即内生热。超声温热效应可增加血液循环,加速代谢,改善局部组织营养,增强酶活力。一般情况下,超声波的热作用以骨和结缔组织为显著,脂肪与血液为最少。
  3.理化效应:超声的机械效应和温热效应均可促发若干物理化学变化。实践证明一些理化效应往往是上述效应的继发效应。TS-C型治疗机通过理化效应继发出下列五大作用:
  A.弥散作用:超声波可以提高生物膜的通透性,超声波作用后,细胞膜对钾,钙离子的通透性发生较强的改变。从而增强生物膜弥散过程,促进物质交换,加速代谢,改善组织营养。
  B.触变作用:超声作用下,可使凝胶转化为溶胶状态。对肌肉,肌腱的软化作用,以及对一些与组织缺水有关的病理改变。如类风湿性关节炎病变和关节、肌腱、韧带的退行性病变的治疗。
  C.空化作用:空化形成,或保持稳定的单向振动,或继发膨胀以致崩溃,细胞功能改变,细胞内钙水平增高。成纤维细胞受激活,蛋白合成增加,血管通透性增加,血管形成加速,胶原张力增加。
  D.聚合作用与解聚作用:水分子聚合是将多个相同或相似的分子合成一个较大的分子过程。大分子解聚,是将大分子的化学物变成小分子的过程。可使关节内增加水解酶和原酶活性增加。
  E.消炎,修复细胞和分子:超声作用下,可使组织PH值向碱性方面发展。缓解炎症所伴有的局部酸中毒。超声可影响血流量,产生致炎症作用,抑制并起到抗炎作用。使白细胞移动,促进血管生成。胶原合成及成熟。促进或抑制损伤的修复和愈合过程。从而达到对受损细胞组织进行清理、激活、修复的过程。
  超声波美容的原理
  超声波是指频率超过2万赫兹以上,不能引起正常人听觉的机械振动波,该振动波具有机械作用、温热作用和化学作用。超声波美容仪利用超声波的三大作用,在人体面部进行治疗,以达到美容目的。
  机械作用:超声波功率强、能量大,作用于面部可以使皮肤细胞随之振动,产生微细的按摩作用,改变细胞容积,从而,改善局部血液和淋巴液的循环,增强细胞的通透性,提高组织的新陈代谢和再生能力,软化组织,刺激神经系统及细胞功能,使皮肤富有光泽和弹性。
  温热作用:通过超声波的温热作用,可以提高皮肤表面的温度,使血液循环加速,增加皮肤细胞的养分,使神经兴奋性降低,起到镇痛的作用,使痉挛的 肌纤维松弛,起到解痉的作用。超声波的热是内生热,热量的79%~82%被血液自作用区运走,18%~21%由热传导而分散至临近组织中,因此,病人无明 显热感觉。化学作用:超声波可以加强催化能力,加速皮肤细胞的新陈代谢,使组织pH值向碱性方向变化,减轻皮肤炎症伴有的酸中毒及疼痛。超声波可以提高细 胞膜的通透性,使营养素和药物解聚,利于皮肤吸收营养,利于药物透入菌体,提高杀菌能力。
  超声波美容仪的具体功能如下:软化血栓,消除“红脸”。用于脸部微细血管变形、血液循环障碍引起的面部红丝、红斑,以及因螨虫感染而引起的面部红斑或酒渣鼻。
  超声波美容仪在使用时应注意以下几点:探头热的程度不代表声波输出功率的多少,太热易灼伤皮肤;浓度过小的水剂药物,不宜直接渗透,否则易引起皮肤干燥;使用时,探头不能从眼球经过,上眼皮不能按摩;孕妇及严重心脏病患者不能使用。
  2.适应症:
  消除暗疮及愈合疤痕。
  改善皮肤质地,并帮助药物吸收。
  消除皮肤色素沉着如:外伤后,化学剥脱术后,激光治疗后色素沉着。
  淡化黄褐斑,暗斑,雀斑等。
  消除皮肤细小皱纹,眼袋和黑眼圈。
  治疗皮肤硬化症及蛇皮病。
  超声波捕鱼机工作原理为发射超声波电场,主要针对水中一切动物的大脑, 刺激神经, 心脏和呼吸系统,使其在水中严重缺氧,浮出水面,达到最佳捕捉效果, 并能将深底层的动物击昏浮出水面任意捕捞(时过五分钟复活), 捕大留小,不影响鱼类的繁殖生长。该机专门对会水中冷血动物,对人体及热血动物绝对安全。
超声波设备厂家主要生产基地
  中国超声波清洗机设备厂家目前主要集中在广东的广州、深圳、东莞,江苏的苏州、常州等主要生产基地。
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超声波清洗机
基本介绍
  超声波清洗机由超声波发生器发出的高频振荡信号,通过换能器转换成高频机械振荡而传播到介质,清洗溶剂中超声波在清洗液中疏密相间的向前辐射,使液体流动而产生数以万计的微小气泡,存在于液体中的微小气泡在声场的作用下振动,当声压达到一定值时,气泡迅速增大,然后突然闭合,在气泡闭合时产生冲击波,在其周围产生上千个大气压,破坏不溶性污物而使他们分散于清洗液中,当团体粒子被油污裹着而黏附在 清洗件表面是,油被乳化,固体粒子及脱离,从而达到清洗件净化的目的。
  超声波清洗是基於空化作用,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。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,高频超声特别适用於小颗粒污垢的清洗而不破环其工件表面。
产品特点
  空化作用:空化作用就是超声波以每秒两万次以上的压缩力和减压力交互性的高频变换方式向液体进行透射。在减压力作用时,液体中产生真空核群泡的现象,在压缩力作用时,真空核群泡受压力压碎时产生强大的冲击力,由此剥离被清洗物表面的污垢,从而达到精密洗净目的。
超声波如何完成清洗工作:
  超声波清洗是利用超声波在液体中的社会化作用、加速度作用及直进流作用对液体和污物直接、间接的作用,使污物层被分散、乳化、剥离而达到清洗目的。目前所用的超声波清洗机中,空化作用和直进流作用应用得更多。
  采用超声波清洗的优势:
  相比其他多种的清洗方式,超声波清洗机显示出了巨大的优越性,尤其在专业化、集团化的生产企业中,己逐渐用超声波清洗机取代了传统的浸洗、刷洗、压力冲洗、振动清洗和蒸气清洗等工艺方法,超声波清洗机的高效率和高清洁度,得益于其声波在介质中传播时产生的穿透性和空化冲击疚,所以很容易将带有复杂外形,内腔和细空的零部件清洗干净,对一般的除油、防锈、磷化等工艺过程,在超声波作用下只需两三分钟即可完成,其速度比传统广法可提高几倍,甚至几十倍,清洁度也能达到高标准,这在许多对产品表面质量和生产率要求较高的场合,更突出显示了用其他处理方法难以达到或不可取代的结果。
参数规格
  超声波频率:42,000 Hz
  内胆材料:不锈钢(SUS303)
  容量:600 ml ( 1 pint )
  时间控制:3-分钟 Auto Cut-off
  电源:AC 220 ~ 240V, 50 / 60 Hz
  功率:35 W
  包装尺寸:265 x 170 x 185 mm ( L x W x H )
  内胆尺寸:160 x 100 x 55 mm ( L x W x H )
  尺寸:210 x 150 x 140 mm ( L x W x H )
  N.W:1.00 kg
  G.W:1.21 kg
  1)TH-100B台式数控超声波清洗机
  2)TH-200台式超声波清洗机
  3)TH-300BQ台式超声波清洗机
  4)TH-400BQG高功率超声波清洗机
  5)TH-500BQH恒温数控超声波清洗机
  6)TH-600BQE数控双频超声波清洗机
  7)TH-800V型超声波移液管清洗机
  8)TH-800BY 医用超声波清洗机
  9)THL-型超声波滤芯清洗机
  10)THL-I 型超声波钛棒清洗机
主要用途
  (1)超声波清洗机的用途:
  1、家庭应用:日常使用的物品如金银珠宝、首饰、头饰、胸针、眼镜、表链、水笔、光碟、刮须刀、梳子、牙刷、假牙、茶具等还有奶瓶、奶咀及水果如葡萄、樱桃、草莓,这些饰物、工具和水果在被清洗的同时还进行了消毒杀菌,另外手部也可用超声波进行美容护肤,长期使用可保持皮肤幼嫩润滑充满弹性。利用洁康超声波清洗器还可以进行调酒、香醇酒类、自动搅拌鸡蛋等。
  2、眼镜、光学仪器:一切光学镜片,如各种眼镜(包括隐形眼镜)、放大镜、望远镜、显微镜、相机、摄像机等之镜头零件等经洁康超声波清洗后,所有世间真情尽显无遗。
  3、玉石、饰物加工行业:在研磨抛光等加工过程中,大量粉尘污物会沾附在玉石、饰物上,而这些工件往往形状复杂,缝隙又多,传统的清洗方法常常一筹莫展,而洁康超声波清洗器则独到奇效。
  4、钟表、精密仪器:有了洁康超声波清洗器,钟表、精密仪器免除了逐一拆装螺丝、齿轮、游丝发条、表链等的麻烦,只须把外壳卸下,整个放进装有相应清洗剂(如汽油)的清洗槽内,便可以取得事半功倍的清洗效果。
  5、银行、办公室、财务、工艺美术、广告行业、办公用品:如打印机、喷头、针笔、钢笔、画笔、喷咀、喷雾器经常堵塞,印章也常常因印泥的沾附而模糊不清,常用洁康超声波清洗器可保流畅清晰。如结合适量洗洁精或其他清洗剂会有更好效果。
  6、通信器材、电器维修:手机、对讲机、随身听等电器的精密线路板、零配件利用洁康超声波清洗机结合无水酒精清洗,可得到极佳的无尘无污染完全彻底的清洗效果。
  7、医疗单位、院校:各种医疗器械如手术器具、牙科的假牙、牙模、照视镜、化验室实验的烧杯试管等的清洗,各类药剂试剂的混和、化合均可提高效率、提高清洁净度、加速化学反应和缩短时间。
  8、送礼佳品:每逢佳节或如开展览会、招待会、联谊会、校友会、评奖会等需筹备礼品、纪念品、奖品时,洁康超声波清洗机以其独特的产品创意,别致的方便型包装,新颖独特的清洗方式,显著而多用的功效。让您不再为挑选礼品而左右为难,因为清洗、杀菌、美容护肤多功能合而为一体的洁康牌超声波清洗机实为新一代的送礼佳品。
  (2)桌面式超声波清洗应用的主要领域:
  在所有的清洗方式中,超声波清洗是效率最高、效果最好的一种,之所以超声波清洗能够达到如此的效果,是与它独特的工作原理和清洗方法密切相关的。我们知道,在生产和生产当中,需要清洁的东西很多,需要清洗的种类和环节也很多,如:物件的清除污染物,疏通细小孔洞,常见的手工清洗方法对异型物件以及物件隐蔽处无法达到要求,即使是蒸汽清洗和高压水射流清洗也无法满足对清洁度较高的需求,超声波清洗对物件还能达到杀灭细菌、溶解有机污染物、防止过腐蚀等,因此,超声波清洗被日益广泛应用于各行各业。
  1、机械行业:防锈油脂的去除;量具的清洗;机械零部件的除油除锈;发动机、化油器及汽车零件的清洗;过滤器、滤网的疏通清洗等。尤其在铁路行业,对列车车厢空调的除油去污、对列车车头各部件的除锈、除油、防锈,非常适合。
  2、表面处理行业:电镀前的除油除锈;离子镀前清洗;磷化处理;清除积炭;清除氧化皮;清除抛光膏;金属工件表面活化处理等。
  3、仪器仪表行业:精密零件的高清洁度装配前的清洗等。
  4、电子行业:印刷线路板除松香、焊斑;高压触点等机械电子零件的清洗等。
  5、医疗行业:医疗器械的清洗、消毒、杀菌、实验器皿的清洗等。
  6、半导体行业:半导体晶片的高清洁度清洗。
  7、钟表首饰行业:清除油泥、灰尘、氧化层、抛光膏等。
  8、化学、生物行业:实验器皿的清洗、除垢。
  9、光学行业:光学器件的除油、除汗、清灰等。
  10、纺织印染行业:清洗纺织锭子、喷丝板等。
  11、石油化工行业:金属滤网的清洗疏通、化工容器、交换器的清洗等。
  12、其他:感光材料制造、造纸、某些食品领域的液体消泡(去除溶解的空气)。
  主要应用:
  珠宝行:
  项链、耳环、手镯、钱币、剃须刀头、钟表、笔尖、钱币、徽章、五金零件
  眼镜行:
  眼镜、镜片、玻璃、 隐型眼镜附件等
  其它:
  假牙、打印机墨头、证章、餐具


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