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超声波热效应

发布时间:2020-06-04   点击次数:212次

 

超声波在媒质中传播时,由于传播介质存在着内摩擦,部分的声波能量会被介质吸收转变为热能从而使媒质温度升高,此种升温方式与其他加热方法相比达到同样的效果,从而这种使媒质温度升高的效应称之为超声的热作用。

超声波在媒质中传播时,大振幅声波会形成锯齿形波面的周期性激波,在波面处造成很大的压强梯度。振动能量则不断破媒质吸收转化为热量而使媒质温度升高,吸收的能量可升高媒质的整体温度和边界外的局部温度。同时,由于超声波的振动,使媒质产生强烈的高频振荡,介质间相互摩擦而发热,这种能能使固体、流体媒质温度升高。超声波在穿透两种不同介质的分界面时,温度升高值更大,这是由于分界面上特性阻抗不同,将产生反射,形成驻波引起分子间的相互摩擦而发热。

超声波的热作用能产生两种形式的热效应。一是连续波产生的热效应,二是瞬时热效应。连续波的热效应是由于媒质的吸收及内摩擦损耗,一定时间内的超声连续作用,使媒质中声场区域产生温升。瞬时热效应主要指空化气泡闭合产生的瞬间高温。

超声的热机制的机理有以下几个方面:

  1. 超声振动通过媒质时发生转变;
  2. 媒质质点由周期性的收缩,以致引起温度增高中心发生在超声波的压缩相位中;
  3. 在不同组织分界部分形成,由于组织分层,介质阻抗不同,将产生反射,形成驻波,引起分子间相对运动产生摩擦而形成热,那时在驻波腹相应的位置上就有局部温度增高。

在这些因素中,介质的吸收为热形成的主要因素。

因为没有任何物质可以将声能全部转化成机械能及化学能,都会或多或少地产生热量,因此热效应是超声波所特有的特性。超声波的热效应可以表现为由于超声所引起的整体加热、边界处的局部加热、形成激波时波前的局部加热等。

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