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超聲波頻率與功率的區(qū)別

來源:杭州泛索能超聲科技有限公司   2024年02月19日 08:35  

超聲波頻率的介紹:

超聲波的頻率是單位時間內(nèi)完成周期性變化的次數(shù),是描述周期運(yùn)動頻繁程度的量,常用符號 f  表示,單位為秒分之一,符號為 s-1。為了紀(jì)念德國物理學(xué)家赫茲的貢獻(xiàn),人們把頻率的單位命名為赫茲,簡稱“赫”,符號為 Hz。每個物體都有由它本身性質(zhì)決定的與振幅無關(guān)的頻率,叫做固有頻率。頻率概念不僅在力學(xué)、聲學(xué)中應(yīng)用,在電磁學(xué)、光學(xué)與無線電技術(shù)中也常使用。

介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)在平衡位置往返振動1次所需要的時間叫周期,用T表示,單位是秒(s);質(zhì)點(diǎn)在 1s 的時間內(nèi)完成振動的次數(shù)稱為頻率,用 f  表示,單位為 周/s,又稱作赫茲(Hz)。 周期與頻率成互為倒數(shù)關(guān)系,以下式表示: f =1 / T

介質(zhì)中超聲波的波長(λ)與頻率之間的關(guān)系為:c=λf

式中,c 為聲速,m/s; λ 為波長,m;為頻率,Hz。

由此可見,對于一定的介質(zhì),超聲波在其中的傳播速度是一定的。超聲波的頻率越高,波長越短:反之,超聲波的頻率越低,波長越長。


超聲波頻率
頻率


超聲波功率的介紹:

超聲波的功率是指物體在單位時間內(nèi)所做的功的多少,即功率是描述做功快慢的物理量。功的數(shù)量一定,時間越短,功率值就越大。求功率的公式為:功率 = 功/時間。功率表征作功快慢程度的物理量。單位時間內(nèi)所作的功稱為功率,用P表示。

在超聲波傳遞過程中, 超聲波傳到原先靜止的介質(zhì)中時,使得介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)在平衡位置附近來回振動,致使在介質(zhì)中產(chǎn)生壓縮和膨脹。可以這樣認(rèn)為,超聲波使介質(zhì)獲得振動動能和形變勢能。介質(zhì)由于超聲波擾動所獲得的聲能量為振動動能和形變勢能之和。

隨著超聲波在介質(zhì)中的傳播也伴隨著能量的傳播,如果我們在聲場中取一個微小的體積元(dV),設(shè)介質(zhì)原先的體積為 Vo,壓強(qiáng)為 po,密度為ρ0。該體積元(dV)由于超聲波振動所獲得的動能△Ek;△Ek=(ρ0 Vo)u2 /2

△Ek 為動能,J;u 為質(zhì)點(diǎn)速度,m/s;ρ0 為介質(zhì)密度,kg/m3; Vo 為原先體積,m3。

超聲波的一個重要特征是它的功率,超聲波具有比普通聲波強(qiáng)大得多的功率,這就是超聲波在眾多領(lǐng)域中能夠獲得廣泛應(yīng)用的重要原因之一。

超聲波到達(dá)某一介質(zhì)中時,由于超聲波的作用使得介質(zhì)分子振動,而且,其振動頻率與超聲波的頻率相同,介質(zhì)分子振動的頻率決定了振動的速度,頻率越高,速度就越大。介質(zhì)分子由于振動所獲得的能量除了與介質(zhì)分子的質(zhì)量有關(guān)外,還與介質(zhì)分子的振動速度的平方成正比。所以,超聲波的頻率愈高,介質(zhì)分子獲得的能量愈高。超聲波的頻率比普通聲波的頻率高很多,故超聲波可以使介質(zhì)分子獲得很大的能量,而普通聲波對介質(zhì)分子的作用卻很小。換言之,超聲波具有的能量比聲波要大得多,可以供給介質(zhì)分子足夠大的能量。


超聲波功率
功率


超聲波的頻率和功率的區(qū)別:

超聲波的頻率和功率是衡量其性能的兩個關(guān)鍵參數(shù)。從宏觀上,功率決定了超聲波的強(qiáng)度和滲透能力,而頻率決定了超聲波的穿透深度和分辨率。

頻率越高,波長就越短,穿透力越強(qiáng),但功率越大,能產(chǎn)生更強(qiáng)的聲音能量。在應(yīng)用中,醫(yī)學(xué)領(lǐng)域用的超聲波主要是低功率高頻率的,可以用來做超聲波檢查和治療;而工業(yè)領(lǐng)域用的超聲波主要是高功率高頻率的,可以用來加工、清洗、測量等。超聲波的頻率和功率是超聲波性能的兩個關(guān)鍵指標(biāo)。選擇合適的超聲波參數(shù)可以更好地滿足應(yīng)用需求。


超聲波電源
超聲波電源



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