段子中學,跟著段子菌學物理。
上一期中,我們說到了次聲波,次聲波可不是什麼好東西,可謂謀財害命,殺人滅口必備良藥,唯一的用途就是武器。有次聲波當然還有超聲波,超聲波可是個好東西,用途不少,是人類的好朋友。超聲波的最常見應用就是大家在醫院裡看到的The B is super,說就是我們常見的B超了。
為什麼超聲波這麼有用呢,主要是由於聲波這種東西,頻率越高,波長就越短,能量就越集中,同時也不容易穿透障礙。超聲波碰到障礙後一部分會被吸收,一部分會被反射,這樣就有了加熱物體或者通過反射波判斷物體性質的可能,B超就是利用了這個原理。
那麼超聲波除了B超之外還有什麼應用呢?首先明確一點,除了給人做B超外,我們還可以給金屬啦,混凝土啦,塑料之類的做B超,這就是超聲波探傷。利用超聲探頭向工件發出的超聲波,若工件中沒有缺陷,則超聲波傳到工件底部便產生反射,這就是正常脈衝。若工件中有缺陷,超聲反射過程中還會出現缺陷脈衝。通過缺陷脈衝我們就可以來判斷缺陷在工件中的位置和大小。
話說,為了更快速的進行探傷,段子菌決定加大加大再加大探測頻率和能量,以求達到更好的效果。哎呀,我去工件怎麼熔化化?這是因為超聲除了反射外還會被物體吸收,被物體吸收後當然會導致物體溫度升高。工件熔化了,這可怎麼辦?沒關係,不能用來探傷,我們可以用它來焊接啊,於是我們有了超聲波的另一個用途,超聲波焊接。用超聲波照射兩塊壓緊的金屬板,金屬板就會在超聲波的作用下,做高頻振動,相互摩擦產生大量的熱量,金屬板溫度升高局部熔化就焊接在一起了。
超聲波作用於固體可以進行焊接,那麼作用於液體呢,就會產生一種水力空化現象。這液體分子本來愉愉快快地好好呆著,結果超聲波一來就壞事了,液體就開始劇烈震蕩,分子間的距離也發生變化,液體介質就會發生斷裂,形成微泡,微泡進一步長大成為空化氣泡。空化氣泡非常恐怖,內部壓強可以高達幾百兆帕,破裂的時候可以產生幾千度的局部高溫,產生巨大的破壞力。
當然利用空化作用,我們也可以來洗點珠寶眼鏡什麼的,洗手洗腳洗鐵路也不是不可以。
最後,作為一名老司機,段子菌不得不提一個令我們頭疼不已的用途,那就是超聲波測速。超聲波測速主要利用超聲波反射的原理,就和蝙蝠捕食一樣。向你的車連續發射兩束超聲波,通過兩束超聲波返回的時間計算出你的車速,最終計算罰款。
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