超声波频率和功率

更新时间：2022-06-21

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超声波的频率：是单位时间内完成周期性变化的次数，是描述周期运动频繁程度的量，常用符号 f 表示，单位为秒分之一，符号为 s-1。为了纪念德国物理学家赫兹的贡献，人们把频率的单位命名为赫兹，简称“赫"，符号为 Hz。每个物体都有由它本身性质决定的与振幅无关的频率，叫做固有频率。频率概念不仅在力学、声学中应用，在电磁学、光学与无线电技术中也常使用。

介质中的质点在平衡位置往返振动1次所需要的时间叫周期，用T表示，单位是秒（s）；质点在 1s 的时间内完成振动的次数称为频率，用 f 表示，单位为周/s,又称作赫兹（Hz）。周期与频率成互为倒数关系，以下式表示： f =1 / T

介质中声波的波长（λ）与频率之间的关系为：c=λf

式中，c 为声速，m/s； λ 为波长，m；f 为频率，Hz。

由此可见，对于一定的介质，声波在其中的传播速度是一定的。声波的频率越高，波长越短;反之，声波的频率越低，波长越长。

超声波功率：超声功率是指物体在单位时间内所做的功的多少，即功率是描述做功快慢的物理量。功的数量一定，时间越短，功率值就越大。求功率的公式为：功率 = 功/时间。功率表征作功快慢程度的物理量。单位时间内所作的功称为功率，用P表示。

在声波传递过程中，声波传到原先静止的介质中时，使得介质质点在平衡位置附近来回振动，致使在介质中产生压缩和膨胀。可以这样认为，声波使介质获得振动动能和形变势能。介质由于声波扰动所获得的声能量为振动动能和形变势能之和。

随着声波在介质中的传播也伴随着能量的传播，如果我们在声场中取一个微小的体积元（dV），设介质原先的体积为 Vo，压强为 po，密度为ρ0。该体积元（dV）由于声波振动所获得的动能△Ek；△Ek=（ρ0 Vo）u2 /2

△Ek 为动能，J；u 为质点速度，m/s；ρ0 为介质密度，kg/m3； Vo 为原先体积，m3。

超声的一个重要特征是它的功率，超波具有比普通声波强大得多的功率，这就是超声波在众多领域中能够获得广泛应用的重要原因之一。

超声波到达某一介质中时，由于超声波的作用使得介质分子振动，而且，其振动频率与超声波的频率相同，介质分子振动的频率决定了振动的速度，频率越高，速度就越大。介质分子由于振动所获得的能量除了与介质分子的质量有关外，还与介质分子的振动速度的平方成正比。所以，超声波的频率愈高，介质分子获得的能量愈高。超声波的频率比普通声波的频率高很多，故超声波可以使介质分子获得很大的能量，而普通声波对介质分子的作用却很小。换言之，超声波具有的能量比声波要大得多，可以供给介质分子足够大的能量。