1、超聲波的應(yīng)用
1.超聲檢驗(yàn).超聲波的波長比一般聲波要短,具有較好的方向性,而且能透過不透明物質(zhì),這一特性已被廣泛用于超聲波探傷、測厚、測距、遙控和超聲成像技術(shù).
2.超聲處理.利用超聲的機(jī)械作用、空化作用、熱效應(yīng)和化學(xué)效應(yīng),可進(jìn)行超聲焊接、鉆孔、固體的粉碎、乳化 、脫氣、除塵、去鍋垢、清洗、滅菌、促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)和進(jìn)行生物學(xué)研究等,在工礦業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等各個(gè)部門獲得了廣泛應(yīng)用.
3.基礎(chǔ)研究.超聲波作用于介質(zhì)后,在介質(zhì)中產(chǎn)生聲弛豫過程,聲弛豫過程伴隨著能量在分子各自電度間的輸運(yùn)過程,并在宏觀上表現(xiàn)出對(duì)聲波的吸收（見聲波）.通過物質(zhì)對(duì)超聲的吸收規(guī)律可探索物質(zhì)的特性和結(jié)構(gòu),這方面的研究構(gòu)成了分子聲學(xué)這一聲學(xué)分支.普通聲波的波長遠(yuǎn)大于固體中的原子間距,在此條件下固體可當(dāng)作連續(xù)介質(zhì) .但對(duì)頻率在1012赫以上的 特超聲波 ,波長可與固體中的原子間距相比擬,此時(shí)必須把固體當(dāng)作是具有空間周期性的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu).點(diǎn)陣振動(dòng)的能量是量子化的 ,稱為聲子（見固體物理學(xué)）.特超聲對(duì)固體的作用可歸結(jié)為特超聲與熱聲子、電子、光子和各種準(zhǔn)粒子的相互作用.對(duì)固體中特超聲的產(chǎn)生、檢測和傳播規(guī)律的研究,以及量子液體——液態(tài)氦中聲現(xiàn)象的研究構(gòu)成了近代聲學(xué)的新領(lǐng)域——
2超聲波在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用
2.1 超聲波處理與加工的基本原理
超聲波處理與加工設(shè)備主要是由四個(gè)部分組成：超聲波發(fā)生器、換能器、超聲波聚能器及超聲波發(fā)生器和換能器之間的匹配電路.如圖1所示,超聲波發(fā)生器產(chǎn)生一定高頻電能提供給超聲換能器,由超聲換能器將電能量轉(zhuǎn)化成機(jī)械能,然后通過超聲波聚能器將機(jī)械能放大,將聲能作用在待處理的物質(zhì)上.超聲波的生物效應(yīng)應(yīng)用十分廣泛,其主要的生物效應(yīng)是源于空化作用引起的機(jī)械效應(yīng)和熱效應(yīng)等.超聲波處理與加工的基本原理主要是利用液體動(dòng)力學(xué)的空化現(xiàn)象.超聲空化是指超聲波激活氣泡的各種動(dòng)力表現(xiàn),這些表現(xiàn)可能是較為有規(guī)律而緩和的穩(wěn)態(tài)空化或者是很激烈而短暫的瞬態(tài)空化.瞬態(tài)空化泡絕熱收縮至崩潰瞬間,泡內(nèi)可呈現(xiàn)高溫和幾千個(gè)大氣壓的高壓,并伴有強(qiáng)大的沖擊波或射流等.超聲波的輻照因其機(jī)械作用,能使液體媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)增強(qiáng),質(zhì)量傳輸加速,還能影響邊界層、膜、細(xì)胞壁和液泡.超聲的空化作用還能破壞細(xì)胞并使酶變性等.以下所舉的超聲波在農(nóng)業(yè)中的一些新應(yīng)用基本上都是循著上述的基本原理而實(shí)現(xiàn)的.
2.2 超聲測定土壤中的鉛[1]
鉛是一種對(duì)人體有害的元素,它是土壤分析中的常測元素.采用懸浮液直接進(jìn)樣火焰原子吸收光譜法測定土壤中的鉛時(shí),由于土壤樣品的取樣量大,使得懸乳液的粘度大、不易分散均勻而影響進(jìn)樣的缺點(diǎn).采用先用超聲波處理懸浮液后進(jìn)樣的方法,可使進(jìn)樣順利和使懸浮液穩(wěn)定時(shí)間延長；十二烷基硫酸鈉(SDS)增敏可以提高懸浮液直接進(jìn)樣火焰原子吸收光譜法測定的靈敏度.該方法快速、簡單、準(zhǔn)確,適用于各種土壤樣品中鉛的測定.
2.3 超聲處理種子
超聲育種,應(yīng)用超聲波處理種子,早在前蘇聯(lián)就已有了不少研究.根據(jù)外國文獻(xiàn)所載,少量的超聲波能刺激細(xì)胞分裂,中等量的超聲波會(huì)抑制細(xì)胞分裂,大量的能引起細(xì)胞死亡.在上世紀(jì),就有人用超聲波對(duì)菠菜和白菜種子進(jìn)行實(shí)驗(yàn).其實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,在對(duì)白菜種子用超聲波處理1分鐘和2分鐘時(shí),其種子的發(fā)芽率為92%~96%,而未用超聲波處理的白菜種子發(fā)芽率為88%.在對(duì)菠菜種子用超聲波處理1分鐘后,其出土率為85%,而未用超聲波處理的菠菜種子出土率為40%[2] .用超聲波處理的種子在日后增產(chǎn)也比較顯著.低頻脈沖超聲波對(duì)小麥幼苗變異較明顯.經(jīng)超聲波照射的水培變異幼苗,出現(xiàn)率為8.57±8.25%,對(duì)照的自然變異出現(xiàn)率為1.00±1.28%；田間種植變異幼苗出現(xiàn)率為18.21±2.54%,對(duì)照的自然變異出現(xiàn)率為14.58±2.59%.經(jīng)照射的咸農(nóng)68小麥單株粒重超過親本的家系達(dá)55.17%,超親達(dá)1%顯著水準(zhǔn)占超親家系87.50%.經(jīng)照射的四方穗小麥,單株粒重超親家系達(dá)69.23%,達(dá)到1%顯著水準(zhǔn)的超親家系占77.78[3] .
2.4 超聲處理對(duì)植物生長的影響
超聲培苗,與其他環(huán)境應(yīng)力一樣,超聲波作為應(yīng)力的一種作用形式,對(duì)植物的生長發(fā)育有重要的影響.近年來,在超聲處理下,從對(duì)植物生長變化的宏觀觀察到對(duì)植物生理生化的研究,從對(duì)植物細(xì)胞、組織、分裂生長的影響研究到對(duì)超聲處理對(duì)植物作用機(jī)理的探討,均取得了很多的成效.超聲處理可以影響植物體或者某些器官的生存和生長.對(duì)器官生長影響的研究主要集中在根上,溫和的超聲處理能促進(jìn)生根[4] .植物細(xì)胞經(jīng)超聲波處理,出現(xiàn)了一致現(xiàn)象,即低劑量、短時(shí)間的溫和處理能明顯加速和誘導(dǎo)植物細(xì)胞的分裂,刺激細(xì)胞生長,加速原生質(zhì)體的蛋白合成；而處理時(shí)間延長,處理劑量加大則會(huì)造成負(fù)面的不可恢復(fù)的影響.利用超聲波對(duì)保鮮液處理,能使插花推遲鮮重始降時(shí)間,增大最大花莖,延長插花壽命[5,6] .可見,一定頻率和強(qiáng)度的超聲波處理可以強(qiáng)化植物的一些生理生化指標(biāo),促進(jìn)植物的生長發(fā)育.
2.5 超聲處理對(duì)植物呼吸作用的影響
關(guān)于植物呼吸作用的研究一直是植物生理學(xué)研究的一個(gè)熱點(diǎn),特別對(duì)農(nóng)作物來說,其呼吸作用的大小直接關(guān)系到產(chǎn)量的高低,所以它的研究對(duì)農(nóng)業(yè)的發(fā)展具有十分重要的理論和實(shí)際意義.1975年Albu E研究發(fā)現(xiàn)低頻率超聲波（25kHz）處理蔬菜之后,一年生植物（如番茄和黃瓜）的呼吸強(qiáng)度下降,而兩年生植物（如卷心菜和洋蔥）的呼吸強(qiáng)度上升[7] .自此我們可以推測,利用超聲處理相關(guān)的農(nóng)作物可以提高作物的產(chǎn)量.
2.6 超聲波犁田
傳統(tǒng)的翻地犁需要笨重的機(jī)器牽引,這不僅會(huì)壓實(shí)深層的土壤,使其不能保持水分和養(yǎng)料；而且翻起的地表土?xí)伙L(fēng)和雨水侵蝕.這是許多農(nóng)民的一大心病.此外,由于多次的翻犁,植物的根以及腐爛的殘留植物被翻出地表,他們會(huì)散發(fā)出二氧化碳?xì)怏w.約旦的農(nóng)機(jī)工程師奈達(dá)·阿布哈德發(fā)明了利用超聲波松土.他的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：松土可達(dá)土壤深度20cm.這完全滿足了一般農(nóng)作物的松土深度.
2.7 超聲處理植物根系[8]
糖類是植物體內(nèi)的主要成分之一,可溶性糖主要指的是單糖和低聚糖.磷酸單糖在植物細(xì)胞中的含量不高,但它們都是光合作用及呼吸作用過程中的主要中間產(chǎn)物,在代謝過程中極為重要.經(jīng)超聲波刺激后,根系中的可溶性糖含量比對(duì)照組高大約29.6%.豐富的蛋白質(zhì)是細(xì)胞進(jìn)行一系列生理活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ),經(jīng)過超聲波刺激后,根系中的可溶性蛋白增加了35.3%,高水平的可溶性蛋白質(zhì)含量保證了細(xì)胞旺盛的分裂生長能力,這說明了經(jīng)過超聲波刺激后,植物根部細(xì)胞分裂旺盛,生長能力強(qiáng).
2.8 超聲除蟲[9]及促進(jìn)蠶卵孵化
用250W－CFS 超聲波發(fā)生器（中原電子儀器廠出品）匹配自帶的清洗槽,果實(shí)內(nèi)已生有蟲子的板栗浸在清洗槽里的自來水中,在19.5~20.5kHz下,開機(jī)處理15min,結(jié)束后去水晾干,保存2周.切開板栗果實(shí)檢查,長10mm左右的幼蟲仍存活,而6mm以下的幼蟲死亡.加長處理時(shí)間, 蟲子的死亡率基本一致.另外,有人曾用類似的方法及設(shè)備處理過蠶卵（約半分鐘內(nèi)）,直接結(jié)果是蟻蠶的孵化時(shí)間達(dá)到基本一致；追蹤結(jié)果為比同樣條件下長大的成蟲做的蠶繭的抽絲率提高.也曾有人試圖用超聲處理水果（蘋果、梨等）中害蟲,但大多無果而終.
2.9超聲催產(chǎn)
3.超聲波在工業(yè)的應(yīng)用
超聲波物位 液位計(jì)
超聲波流量計(jì)
超聲波探傷儀
超聲波限位開關(guān)
超聲波清洗裝置
應(yīng)用行業(yè)：
行業(yè)類別 電子及電
器工業(yè)機(jī)器 光學(xué)機(jī)械、寶
石加工、鐘表業(yè) 汽車、摩
托車產(chǎn)業(yè) 化纖紡織 食品
釀造 航空、飛機(jī)行業(yè)
4.超聲波在軍事的應(yīng)用
聲波武器
一般人認(rèn)為,聲音與聽覺是連在一起的,但它作為一種空氣波,在聚焦后可成為
攻擊武器,對(duì)許多人來說,這恐怕還是件新鮮事.近日,位于美國加州圣地亞哥
市的美國技術(shù)公司就研制出一種用聲波作子彈的槍.
主動(dòng)聲納：基本原理同蝙蝠探路.