灵科超声波

超声频段划分及其在先进制造领域的应用研究

返回列表 来源: 发布日期: 2025.02.18

在声学工程领域,根据频率特征可将机械波分为五个主要类别(如表1-1所示)。 人们通常把频率低于16Hz的声波称为次声波,频率大于  20kHz的声波称为超声波,超声波频率的上限是 1014 Hz 值得注意的是,人耳听不见的次声和超声,很多动物都能感受到,比如鲸鱼、海豚等可以用超声波来指路,蝙蝠能发出超声,再接收其回声,借以探路和捕食等。可见次声波和超声波也是客观存在的。

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由于人耳听不到超声,所以对它的研究比较晚,直到20世纪生产和科学有了相当发展,对超声的研究和应用有了可能和需要之后,超声学才发展起来。除遵循声波传播的基本规律外,超声波还有许多独特的性质和优点。例如,超声波传播的方向性较强;超声波传播过程中,介质质点振动的加速度非常大;在液体介质中,当超声波的强度达到一定值后便产生空化现象等。这些特点使得超声学得到了快速的发展,同时,其应用领域也非常广泛,并具有广阔的应用前景。超声加工技术是超声学的一个分支。


从物理特性分析,超声波具有以下显著优势:

(1) 强指向性:波长λ与频率f 成反比(λ=c/f),高频特性使其具有优异的方向集中性;
(2) 高能量密度:声强I与频率平方成正比(I∝f² ),可实现兆瓦级功率密度;
(3) 非线性效应:当声压超过临界值时可诱发空化效应、声流效应等非线性现象;
(4) 介质响应特性:在固体中可激发纵波、横波、表面波等多种传播模式。

超声加工技术原理与发展

超声加工 (Ultrasonic Machining, USM)作为先进制造技术的重要分支,其物理本质是通过压电/ 磁致伸缩换能器将电能转换为机械振动,配合磨料介质实现材料去除或表面处理。该技术突破了传统加工的物理限制,特别在难加工材料处理领域展现出独特优势 ,受到了国内外专家和学者的广泛关注,是机械加工行业的一个重要发展方向之一。

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