전 세계적으로 초음파는 진단학, 치료학, 공학, 생물학 등에 광범위하게 응용된다. 사이프리의 가정용 초음파 치료기는 초음파 치료의 응용 분야에 속한다.
(1) 엔지니어링 애플리케이션: 수중 위치 및 통신, 지하 자원 탐사 등
(2) 생물학적 응용: 전단대분자, 생물공학, 씨앗처리 등.
(3) 진단 애플리케이션: A 형, B 형, M 형, D 형, 이중 기능, 컬러 초음파 등.
(4) 치료 응용: 물리치료, 암 치료, 외과 수술, 체외 자갈술, 치과 등.
초음파의 역할
유리 부품. 유리와 도자기 제품의 때를 제거하는 것은 매우 번거롭다. 이 물건들을 세척액에 넣고 초음파를 가하면 세척액의 격렬한 진동이 물건의 더러움에 영향을 줄 수 있어 빨리 청소할 수 있다.
인간은 초음파를 들을 수 없지만 많은 동물들이 이런 능력을 가지고 있다. 초음파를 사용하여 "탐색" 하거나, 음식을 쫓거나, 위험한 일을 피할 수 있습니다. 여름 밤에 너는 많은 박쥐 들이 마당에서 왔다갔다하는 것을 본 적이 있을 것이다. 왜 그들은 빛 없이 비행해도 길을 잃지 않을까요? 그 이유는 박쥐 20 ~ 65438+ 메가헤르츠의 초음파를 움직이는' 레이더 스테이션' 처럼 방출할 수 있기 때문이다. 박쥐 는 바로 이런' 음파나' 를 이용하여 전방에 곤충이나 장애물이 날고 있는지 판단하는 것이다. 레이더의 품질은 수십, 수백, 수천 킬로그램이지만 정확도, 간섭 방지 기능과 같은 몇 가지 중요한 성능에서는 박쥐 장치가 현대의 무선 로케이터보다 훨씬 우수합니다. 그것은 최근 수십 년 동안 발전해 온 새로운 학과로, 동물의 체내 각종 기관의 기능과 구조를 깊이 연구하고 얻은 지식을 이용하여 기존 설비를 개선한다.
우리 인류는 제 1 차 세계대전이 되어서야 초음파를 사용하는 법을 배웠다. 즉,' 음파 탐지기' 의 원리를 이용하여 수중 목표와 그 상태 (예: 잠수함의 위치) 를 탐지하는 것이다. 이때 사람들은 물에 다양한 주파수의 초음파를 발사한 다음 반사되는 메아리를 기록하고 처리한다. 에코의 특징에서 우리는 탐지된 물체의 거리, 모양 및 동적 변화를 추정할 수 있다. 초음파가 의학에서 가장 먼저 사용된 것은 1942 년이었다. 오스트리아 의사 두시크는 처음으로 초음파 기술을 이용하여 뇌 구조를 스캔했다. 이후 60 년대에 의사는 초음파를 복부 장기 검사에 적용하기 시작했다. 오늘날 초음파 스캐닝 기술은 현대 의학 진단에 없어서는 안 될 도구가 되었다.
음파 탐지기와 레이더의 차이점
초음파 음파 탐지기
레이더는 전파를 사용한다
의료용 초음파 검사는 초음파가 인체로 방출되는 음파 탐지기와 유사하게 작동하며, 체내에서 인터페이스를 만나면 반사와 굴절이 발생하며 인체 조직 내에서 흡수되고 감쇠될 수 있습니다. 인체 내 각종 조직의 모양과 구조가 다르기 때문에 초음파에 대한 반사, 굴절, 흡수도 다르다. 의사는 기기가 반사하는 파동, 곡선 또는 이미지의 특징을 통해 구별한다. 또 해부학 지식, 정상, 병리 변화와 결합해 검사된 장기가 병이 있는지 진단할 수 있다.
현재 의사가 사용하는 초음파 진단 방법은 A, B, M, D 네 가지 범주로 나눌 수 있습니다.
A 형: 조직 특징을 파형으로 표시하는 방법으로, 주로 기관의 지름을 측정하여 크기를 결정하는 데 사용됩니다. 그것은 병변 조직의 물리적 특징 (예: 실질적, 액체나 기체의 존재 여부 등) 을 식별하는 데 사용될 수 있다.
B 형: 탐사된 조직의 구체적인 상황을 평면 그래픽으로 표시합니다. 검사 시 인체 인터페이스의 반사 신호는 먼저 형광화면을 통해 표시할 수 있는 다양한 강도의 광점으로 변환됩니다. 이 방법은 직관적이고 반복 가능하며 전후 비교에 사용할 수 있으므로 부인과, 비뇨, 소화, 심혈관 질환 진단에 널리 사용됩니다.
M 형: 활성 인터페이스의 시간 변화를 관찰하는 방법입니다. 심장을 검사하는 활동에 가장 적합합니다. 그 곡선의 동적 변화를 초음파 심동도라고 하며 심장의 각 층의 위치, 활동 상태, 구조 상태를 관찰하는 데 사용할 수 있으며, 심장과 대혈관 질환의 진단을 돕는 데 많이 쓰인다.
D 형: 혈류와 장기 활동을 감지하는 초음파 진단 방법, 도플러 초음파 진단이라고도 합니다. 혈관이 원활한지, 관강이 좁고, 막히고, 병변 부위가 있는지 확인할 수 있다. 차세대 D 형 초음파는 관강 내 혈류를 정량적으로 측정할 수도 있다. 최근 몇 년 동안 과학자들은 초음파 심전도의 해부 표지의 지시에 따라 혈류의 방향을 다른 색으로 나타내고, 색깔의 음영은 혈류의 속도를 나타내는 컬러 코딩 도플러 시스템을 개발했다. 현재 스테레오 초음파 영상, 초음파 CT, 초음파 내시경 등 초음파 기술이 끊임없이 등장하고 있으며, 다른 검사 기기와 결합하여 질병의 진단 정확도를 크게 높일 수 있다. 초음파 기술은 의료 분야에서 큰 역할을 한다. 과학이 발전함에 따라, 그것은 더욱 완벽해지고, 인류에게 더 좋은 이익을 가져다 줄 것이다.
음향학에서 초음파의 생성, 전파 및 수신과 다양한 초음파 효과 및 응용을 연구하는 분야를 초음파라고 합니다. 초음파를 생성하는 장치에는 공기초, 호루라기, 액체초와 같은 기계식 초음파 발생기, 전자기 감지 및 전자기 작용 원리에 기반한 전기 초음파 발생기가 포함됩니다.
압전결정체의 전기적 신축효과와 자석 소재의 자기변형 효과로 만든 전기 음향 교환기도 있습니다.
초음파 효과 초음파가 매체에서 전파될 때 초음파와 미디어의 상호 작용으로 인해 미디어의 물리적 및 화학적 변화가 발생합니다.
다음 네 가지 효과를 포함한 일련의 기계, 열, 전자기 및 화학 초음파 효과:
① 기계적 효과. 초음파의 기계적 작용은 액체의 유화, 젤의 액화, 고체의 분산을 촉진할 수 있다. 초음파 유체 매체에서 정재파가 형성될 때 유체에 떠 있는 작은 입자는 기계력의 작용으로 노드에 응집되어 공간에 주기적인 축적을 형성한다. 초음파가 압전 소재와 자기 변형 소재에 전파될 때, 초음파의 기계적 작용으로 인해 감지극화와 감지자화가 발생한다 (유전물리학 및 자기 변형 참조).
② 캐비테이션. 초음파가 액체에 작용하면 대량의 작은 거품이 발생한다. 한 가지 이유는 액체의 국부 인장 응력이 음압을 형성하고, 압력 감소로 원래 액체에 녹았던 기체가 과포화되어 액체에서 빠져나와 작은 기포가 되기 때문이다. 또 다른 이유는 강한 인장 응력이 액체를 공강으로 "찢는다" 는 것입니다. 이것이 바로 공화입니다. 이 공동은 액체 증기나 액체에 용해되는 또 다른 기체로 가득 차 있으며, 심지어 진공일 수도 있다. 공화에 의해 형성된 작은 기포는 주변 매체의 진동에 따라 갑자기 움직이거나 자라거나 파열될 수 있다. 그것이 깨지면 주변의 액체가 갑자기 거품으로 뛰어들어 고온, 고압, 충격파를 발생시킨다. 공화와 관련된 내부 소모는 전하를 형성하고, 기포 중 방전은 발광 현상을 일으킬 수 있다. 액체의 초음파 처리 기술은 대부분 공화와 관련이 있다.
③ 열 효과. 초음파는 주파수가 높고 에너지가 크기 때문에 매체에 흡수될 때 상당한 열 효과를 낼 수 있다.
④ 화학 작용. 초음파의 작용은 특정 화학반응을 촉진하거나 가속화할 수 있다. 예를 들어, 순수 증류수는 초음파 처리 후 과산화수소를 생성합니다. 아질산염은 질소가 용해된 물의 초음파 처리를 통해 발생한다. 염료 수용액은 초음파 처리 후 변색되거나 퇴색된다. 이런 현상들은 항상 에어 트랩 현상을 동반한다. 초음파는 또한 많은 화학 물질의 가수 분해, 분해 및 중합을 가속화할 수 있다. 초음파는 광화학 및 전기 화학 과정에도 뚜렷한 영향을 미친다. 초음파 처리 후 각종 아미노산과 기타 유기물수용액의 특징 흡수대가 사라지고 균일한 일반 흡수를 보여 공화작용이 분자 구조를 바꾸었다는 것을 보여준다.
초음파 응용 초음파 효과는 실제로 광범위하게 적용되었으며, 주로 다음과 같은 방면에서 나타난다.
① 초음파 검사. 초음파의 파장은 일반 음파보다 짧고 지향성이 좋아 불투명한 물질을 관통할 수 있다. 이 기능은 초음파 탐상, 두께 측정, 거리 측정, 원격 제어 및 초음파 이미징 기술에 널리 사용되었습니다. 초음파 이미징은 초음파를 이용하여 불투명한 물체의 내부 이미지를 렌더링하는 기술이다. 변환기에서 나오는 초음파는 음향 렌즈를 통해 불투명 샘플에 초점을 맞추고, 샘플에서 나오는 초음파는 음파를 반사, 흡수 및 산란하는 능력과 같은 조사 부위의 정보를 가지고 있으며, 음향 렌즈를 통해 압전 수신기에 집중합니다. 얻은 전기 신호 입력 증폭기는 스캐닝 시스템을 이용하여 불투명 샘플의 이미지를 스크린에 표시할 수 있다. 위의 장치를 초음파 현미경이라고 합니다. 초음파 이미징 기술은 이미 의학 검사에 광범위하게 적용되었다. 마이크로 일렉트로닉스 제조에서 대규모 집적 회로를 검사하는 데 사용되며, 재료 과학에서 합금의 다양한 성분을 표시하는 데 사용되는 영역과 결정계입니다. 음향 홀로그래피는 초음파 간섭 원리를 이용하여 불투명 물체의 입체 이미지를 기록하고 재현하는 음향 이미징 기술입니다. 그 원리는 광파 홀로그래피와 거의 같지만 기록 수단이 다르다 (홀로그래피 참조). 액체에 배치 된 두 개의 변환기는 동일한 초음파 신호 원에 의해 동기 부여되며, 각각 두 개의 일관된 초음파를 방출합니다. 즉, 하나는 연구 된 물체를 통과 한 후 물질 파가 되고 다른 하나는 기준 파로 사용됩니다. 음향 홀로그램은 물파와 참고파가 액체 표면에 서로 겹쳐 형성된 것이다. 레이저 빔으로 음향 홀로그램을 비추고, 레이저가 음향 홀로그램에 반사될 때 발생하는 회절 효과를 이용하여 물체의 재현상을 얻는다. 일반적으로 실시간 관측은 카메라 한 대와 텔레비전 한 대에 의해 이루어진다.
② 초음파 치료. 초음파의 기계적 작용, 공화 작용, 열 효과 및 화학 효과를 이용하여 초음파 용접, 드릴링, 고체 분쇄, 유화, 탈기, 먼지 제거, 청소, 살균, 화학 반응 촉진 및 생물 연구를 수행할 수 있으며 산업, 광업, 농업, 의료 등 각 부문에서 광범위하게 응용되었다.
③ 기초 연구. 초음파가 매체에 작용한 후 매체에서 음향 완화 과정이 발생한다. 음향 완화 과정은 분자 각 도 사이의 에너지 수송 과정을 수반하며, 거시적으로 음파의 흡수로 나타난다 (음파 참조). 물질이 초음파를 흡수하는 법칙을 통해 물질의 특성과 구조를 탐구할 수 있다는 연구는 분자음향학의 음학점을 구성한다. 일반 음파의 파장은 고체의 원자 간격보다 크며, 이 경우 고체는 연속 매체로 간주될 수 있다. 그러나 주파수가 10 12 Hz 이상인 초초음파의 경우 파장은 고체의 원자 간격과 견줄 수 있으므로 고체는 공간 주기가 있는 격자 구조로 간주해야 합니다. 격자 진동의 에너지는 양자화되어, 소리를 내는 것이다 (고체 물리학 참조). 초음파가 고체에 미치는 영향은 초음파와 열포논, 전자, 광자, 각종 준입자 간의 상호 작용으로 귀결될 수 있다. 고체의 초음파 생성, 탐지 및 전파, 양자액-액체 헬륨의 소리 현상에 대한 연구는 현대 음향학의 새로운 영역을 구성한다.
음파는 소리의 범주 중 하나이며 기계파에 속한다. 음파는 사람의 귀가 느낄 수 있는 일종의 종파로, 주파수 범위는 16Hz-20KHz 이다. 음파의 주파수가 16Hz 보다 낮을 때, 2 차 음파라고 하며, 20KHz 보다 높을 때는 초음파라고 한다.
초음파는 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다.
1) 초음파는 가스, 액체, 고체, 고체 용융 등의 매체에서 효과적으로 전파될 수 있습니다.
2) 초음파는 강한 에너지를 전송할 수 있습니다.
3) 초음파는 반사, 간섭, 오버레이 및 * * * 진동을 생성합니다.
4) 초음파가 액체 매체를 통해 전파될 때 인터페이스에 강한 충격과 공화를 일으킬 수 있다.
초음파는 음파 가문의 일원이다.
음파는 물체의 기계적 진동 상태 (또는 에너지) 의 전파 형태이다. 진동이란 물질의 입자가 균형 위치 근처에서 앞뒤로 움직이는 것을 말한다. 예를 들어, 드럼이 맞았을 때 위아래로 진동하는 진동 상태는 공기 매체를 통해 모든 방향으로 전파되는데, 이것이 음파입니다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 스포츠명언)
초음파는 진동 주파수가 20KHz 이상인 음파로, 사람은 자연환경에서 들을 수 없고 느낄 수 없다.
초음파 치료의 개념:
초음파 치료학은 초음파 의학의 중요한 구성 요소이다. 초음파 치료는 초음파 에너지를 인체 질환 부위에 적용하여 질병을 치료하고 신체 회복을 촉진하는 목적이다.