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超聲波熱效應(yīng)
閱讀：6420 發(fā)布時(shí)間：2020-6-4
超聲波在媒質(zhì)中傳播時(shí)，由于傳播介質(zhì)存在著內(nèi)摩擦，部分的聲波能量會(huì)被介質(zhì)吸收轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮軓亩姑劫|(zhì)溫度升高，此種升溫方式與其他加熱方法相比達(dá)到同樣的效果，從而這種使媒質(zhì)溫度升高的效應(yīng)稱(chēng)之為超聲的熱作用。
超聲波在媒質(zhì)中傳播時(shí)，大振幅聲波會(huì)形成鋸齒形波面的周期性激波，在波面處造成很大的壓強(qiáng)梯度。振動(dòng)能量則不斷破媒質(zhì)吸收轉(zhuǎn)化為熱量而使媒質(zhì)溫度升高，吸收的能量可升高媒質(zhì)的整體溫度和邊界外的局部溫度。同時(shí)，由于超聲波的振動(dòng)，使媒質(zhì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的高頻振蕩，介質(zhì)間相互摩擦而發(fā)熱，這種能能使固體、流體媒質(zhì)溫度升高。超聲波在穿透兩種不同介質(zhì)的分界面時(shí)，溫度升高值更大，這是由于分界面上特性阻抗不同，將產(chǎn)生反射，形成駐波引起分子間的相互摩擦而發(fā)熱。
超聲波的熱作用能產(chǎn)生兩種形式的熱效應(yīng)。一是連續(xù)波產(chǎn)生的熱效應(yīng)，二是瞬時(shí)熱效應(yīng)。連續(xù)波的熱效應(yīng)是由于媒質(zhì)的吸收及內(nèi)摩擦損耗，一定時(shí)間內(nèi)的超聲連續(xù)作用，使媒質(zhì)中聲場(chǎng)區(qū)域產(chǎn)生溫升。瞬時(shí)熱效應(yīng)主要指空化氣泡閉合產(chǎn)生的瞬間高溫。
超聲波的熱機(jī)制的機(jī)理有以下幾個(gè)方面：
1.超聲振動(dòng)通過(guò)媒質(zhì)時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)變；
2.媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)由周期性的收縮，以致引起溫度增高中心發(fā)生在超聲波的壓縮相位中；
3.在不同組織分界部分形成，由于組織分層，介質(zhì)阻抗不同，將產(chǎn)生反射，形成駐波，引起分子間相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生摩擦而形成熱，那時(shí)在駐波腹相應(yīng)的位置上就有局部溫度增高。
在這些因素中，介質(zhì)的吸收為熱形成的主要因素。
因?yàn)闆](méi)有任何物質(zhì)可以將聲能全部轉(zhuǎn)化成機(jī)械能及化學(xué)能，都會(huì)或多或少地產(chǎn)生熱量，因此熱效應(yīng)是超聲波所*的特性。超聲波的熱效應(yīng)可以表現(xiàn)為由于超聲所引起的整體加熱、邊界處的局部加熱、形成激波時(shí)波前的局部加熱等。