科技前沿

<正>日本科学家利用超声波使物体悬浮空中日本东京大学研究出一项超酷的物体悬浮演示:细小的水珠浮在空中,然后以完美的形状环绕滑行;一根铁螺丝在空中旋转;塑料片、火柴头等都克服了地球引力……这一切,都要归功于精确的超声波应用。这其实并不是一个全新的概念。数十年来,科学家一直在试验声波悬浮技术,即利用声波使物体悬浮在半空中。这一演示的创新之处在于,它使物体能够在三维空间里移动。对于超声波的应用已经有很多,例如有人将其应用在风挡雨刷上,利用超声波振荡帮助汽车抵挡雨滴。或许在未来,空中滑板和飞毯也将     

方兴未艾的超声空化技术应用

超声波与声波一样,是物质介质中的一种弹性机械波,其频率范围为2×104Hz～109Hz.超声波在物质介质中可形成介质粒子的机械振动.当超声波能量足够高时,就会产生超声空化现象:液体中的微气泡在声场作用下发生一系列动力学过程,压力波的作用使流体中分子的平均距离随着分子的振动而变化,在超声波纵向传播形成的负压区微气泡产生、生长,而在正压区又迅速崩溃、闭合.理论和实验已证实,空化过程可以把声场能量集中(聚焦)起来,伴随空化泡崩溃瞬间,在空化泡周围的极小空间内产生异乎寻常的高温(＞5000K℃)、高压(＞5×107Pa)、强冲击波和射流等极端物理条件,其能量效应和机械效应会引起特殊的物理和化学效果.     

超声波再谱新曲

人类的听觉感受范围在10千赫至20千赫之间,而超声波的振动频率在20千赫以上,在人类听觉所能接收的范围之外,所以我们无法听到。而它为人类所提供的帮助也是在悄无声息中进行,比如,早在19世纪就已为人们所掌握的超声波扫描诊断装置等。超声波与普通声波一样传播途中遇障碍物会反射回来,蝙蝠之所以能在黑夜里捕捉飞虫,又不至于到处碰壁就是因为巧妙利用了超声波为自己导航。与声波相比它的特性在于会使物体产生振动。     

表面声波技术

提起声波,人们往往把它与语言,音乐等音响概念联系起来。其实它的内容要广泛得多。从本质上说,它是介质质点机械扰动的传播。原则上凡有介质之处,就可以有声波的存在。从伴随台风而产生的,其频率仅为十分之几赫的次声波,到活跃在固体物理领域中频率在10~(12)赫以上的特超声波,频率覆盖宽度     

浅谈岩石超声波测试技术

岩石超声波检测技术是近年发展起来的一项新技术,它通过检测声波信号在岩体岩石内传播过程中的波速、波幅、波形及频谱等声学参数的变化,间接地了解岩石介质的物理力学特性.具有简便快捷、能进行大范围测试以及对被测介质无损伤等特点,文章针对超声波测试原理及测试方法进行了分析.     

次声波武器

声音是一种波,是由物体的机械振动而产生的。受生理结构所限,人耳只能听到音频范围内的声波。音频之外人耳听不见的声波被称为超声波和次声波。超声波是指20000赫兹以上的声波,次声波是低于20赫兹的声波。     

海底世界的声和光

海下声音 潜水员能清楚地听到水下发出的响声,但却难以辨明声源的方向,原因是声波在水下传播的速度比在空气中快4倍还多.声波在空气中传播的速度为340 m/s,因此,当我们听到一个响声时(除非是来自正前方或者正后方),声音到达两个耳朵的时间有差别.根据这瞬息时间的差别(事实上,离声源近的耳朵听到的声音会强一些),我们就能断定声源的方向.     

有限振幅超声波在生物组织中传播的非线性效应

有限振幅超声在生物组织中传播时将出现非线性效应。对在生物医学超声频率和强度范围下的有限振幅超声波在生物组织中传播的非线性效应进行理论预言和实验研究，结果表明：由于非线性效应存在，使得超声效率因子、有效传播距离较小，声衰减系数增加，理论曲线和实验结果基本吻合，说明用有效传播距离和效率因子可以定量描述非线性效应对有限振幅超声波在生物组织中传播的影响。     

妊娠期超声图像诊断安全吗

一、引言频率在20kHz以上的声波叫超声波,因为它已超出了人耳的听觉上限。超声波在医学临床上的应用可分为两大类,即超声诊断和超声医疗。用于诊断时,超声波只作为信息的载体,把超声波射入人体的目的是通过它与人     

声生态学及其启示

正声音是我们每个人都熟悉的东西。声学是物理学中的一个传统领域,研究声音的物理性质,比如振动如何产生声波,声波如何在媒介中传播,声波的频率、强度、速度,等等。然而,我们对于声音的感知,或者推而广之,动物对于声音的感知,还有超出以上性质的很多问题。有一个有趣的问题:"在一个没有人的地方,有没有声音?"简单来说,这里的"声音"可以有两种含义。一个含义是客观的声音本身,     

海豚的双频超声波

正总所周知,海豚能发出超声波,对周围环境和猎物进行回声定位。但科学家最近发现,海豚发出的超声波可能比我们想象的更为复杂。科学家们早就发现,海豚发出的超声波是由两个不同频率的波束混合而成。最新的研究发现,这两个频率的超声波并不是完全同时发出的,两个声波信号之间存在一个微小的时间差。这种特殊的双频系     

声波武器的巨大威力

我们知道,声波是机械纵波,它可以在固体、液体和气体中传播。人们日常可以听到的声音便是20～20000Hz频率范围内的声波。目前军事领域中应用的主要是次声波部分（即频率低于20Hz的声波）。和可闻声波相比,次声波在介质中传播时．能量衰减缓慢。隐蔽性好,不易为敌人察觉,所以军事上常用次声波接收装置来侦察敌情。另一方面,次声波武器还可直接消灭敌人的有生力量。那么,它的杀伤原理是什么呢？这里要涉及物理学的一个重要概念——共振。     

致密砂岩层系多尺度波耗散规律及双重分形结构模型

了解地层岩石的多尺度非均质性特征对不同频率弹性波响应的影响,对基于地震资料解释与反演地下介质属性至关重要.本文联合采用超声波实验(550 kHz)、声波测井(约10 kHz)和地震勘探(约30 Hz)手段,对鄂尔多斯盆地延长组致密岩石开展观测,估算了不同频率下致密砂岩中的纵波传播速度和衰减.超声波观测结果显示,随着围压增大,孔隙度对衰减的影响有变小的趋势,而黏土含量的影响随围压增大而增大.不同频率范围内,波速和衰减随孔隙度或黏土含量的变化趋势基本一致.测量结果中值及分布特征显示,从超声波到地震频段,纵波速度趋于下降,而衰减却有增大趋势.从超声波到声波频段,速度减小更为显著,中值减小了362 m/s;而测井速度与地震观测结果较为接近.衰减在声波和地震频率之间的差异更为明显.为解释多尺度观测数据,提出了描述孔隙介质中裂隙和黏土尺寸具有自相似分布特征的双重分形结构模型.模型预测与实验结果对比揭示了相关储层黏土包体和裂隙的分形特征.本研究可为进一步解释复杂岩石宽频带波频散和非弹性现象提供理论模型.     

超声波“声呐”成像的治疗用细菌

正在1966年的科幻电影《神奇旅程》中,一艘潜艇被缩小并注入科学家的身体,修复了他脑中的血块。虽然电影只是幻想,但如今加州理工学院的研究人员正朝着这个方向迈进:他们首次创造了能够反射声波的细菌细胞,这一点和潜艇反射声呐以揭示它们位置一样。这一结果发表在《自然》杂志上。此项研究的最终目标是将治疗性细菌注入患者体内。工程菌反射超声波机器发出的声波并     

超声波化学导论

六十多年以前就有了超高频声波对化学反应所起作用的记载,但只是在近二十年,超声波化学才由于其本身而成为一个重要的研究领域.这一发展是与用于其它目的之超声设备的发展直接联系在一起的.本文说明这一学科当前发展涉及许多课题,也对其前景作出展望.     

三维声学超材料的高阶拓扑态

位于"边缘的边缘"上的高阶拓扑态的发现为限制和控制光波、声波以及弹性波的传输提供了一种新思路.目前,高阶拓扑态已在二维的机械、电磁、光学、声学和弹性系统中得以实现.然而,三维声学系统中对高阶拓扑态的研究却鲜有报道.本研究针对这一现象提出了一种具有一阶表面态和二阶铰链态的三维声学超材料.该三维声学超材料可以在其布里渊区的K-H方向上形成二重简并的交线.改变超材料单胞内外耦合强度的相对大小,线性简并交线打开形成完全带隙,生成平庸型和拓扑非平庸型声学超材料.能带结构、特征频率及传输效率的分析结果表明,当内耦合强度小于外耦合强度时,带隙范围内声学超材料具有拓扑非平庸的一阶表面态和二阶铰链态;当内耦合强度大于外耦合强度时,带隙范围内声波将无法在声学超材料的任何部位传播,该声学超材料是平庸的.三维声学超材料高阶拓扑态的实现突破了二维系统的局限,在声波能量回收和高精度声传感器方面具有潜在应用前景.     

令人惊诧的动物能力

蝙蝠 蝙蝠具有超声波定位能力,能依靠发出的超声波在飞行中敏捷地躲避障碍物并迅速捕捉昆虫。海豚也具备这种能力,这使得它们能在漆黑的海水中为自己导航。     

基于声波的输气管道泄漏监测技术研究进展

随着管道工业的迅速发展,输气管道的泄漏不止造成能源浪费、污染环境,还会对人们生命财产安全造成威胁,对泄漏进行检测和定位具有非常重要的理论意义和应用价值,其中声波法是当前研究的热点.声波中的动态压力波幅值大,包含频率范围宽,因此基于动态压力波的泄漏定位技术是未来最有潜力的输气管道泄漏监测技术之一.声波的产生和衰减对该方法的检测准确度和定位精度有决定性影响.本文从声波法输气管道泄漏监测技术的原理、近5年研究状况、展望三个方面总结介绍基于声波的输气管道泄漏检测和定位研究现状及未来发展方向,重点分析国内外对声波法泄漏监测技术的的研究.     

面向声学操控和声学反演的拓扑声学与多相孔隙介质声学

<正>拓扑声学属于声学和凝聚态物理学研究中的新兴研究领域,是研究声波在特殊拓扑结构中传播的学问.它是基于物质拓扑态的概念,在凝聚态物理学中发展起来的,后来扩展到包括声学和光子学等其他学科.人们可以利用某些声学介质的拓扑性质,设计声超常材料以实现声学操控.可以说,拓扑声学是声学与拓扑学交叉融合的结果,是近代声学前沿研究热点之一.多相孔隙介质声学是研究声波与由多种物质组成的孔隙介质相互作用和应用的学问.     

什么样的加湿器最好?

目前市场上的加湿器多种多样,主要有超声波加湿器、纯净加湿器、电加热式加湿器三种类型。超声波加湿器超声波加湿器采用超声波高频振荡技术,将水雾化为1￣5微米的超微粒子,通过风动装置将水雾扩散到空气中,从而达到均匀加湿空气的目的。据业内人士介绍,超声波加湿器的优点是加湿强度大、加湿均匀、加湿效率高,且使用寿命长、湿度自动平衡、无水自动保护;兼具医疗雾化、冷敷浴面、清洗首饰等功能。但它的缺点是对水质有一定的要求。纯净加湿器纯净加湿技术则是加湿器领域刚刚采用的新技术。纯净加湿器通过分子筛蒸发技术除去水中的钙镁离子,…