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超声忽然热了 -我也来说说拍西瓜的事

波分为电磁波和机械波,电磁波就是电磁波,也包括光。当然,我们的超声是属于机械波的,也可以称为声波,超声只是频率大于20KHz的声波。

   超声能用来做什么呢?做的事情可多了,最大的应用是超声检测,最耳熟能详的是医院的B超,就是超声检测中杰出的代表;常见的洗碗机,加湿机,洁牙等等都是跟超声有关的东西,是不是有点出乎您的意料。呵呵。

   这两天的两个Blog,都在说拍西瓜的事,这是一个最出名的例子,主要用于两个方面的解释:一是用于无损检测,另一个是地球或者石油探测。这两方面都与 拍西瓜有极其相似的方面。一个是检测材料里是否有缺陷,另一个是我们的脚底下哪里有石油,哪里有个大空洞,以开采石油和防止地面陷落。怎么相似呢?都是无 损检测,不需要切开西瓜,只需要拍两下就能知道是否是熟的;不需要切开脚下的地球就能知道哪里有石油,哪里有空洞,只需要拍两下地球(放炮或者发射声 波),甚至预报地震。

 

 

   怎么检测呢?一个很简单的例子,您想知道检测材料里哪里有个缺陷,肚子里的Baby是男是女。就可以利用回音原理进行检测,就象您想在夜里知道前面有没 有一座山,就喊一声,有回音就说明有,有多远,用声速和时间计算就行了。没有回音就说明前面没有反射体,这个和检测缺陷是一样的道理。给它一串超声信号, 看反射信号,用到达时间判断,就能判断是否有缺陷,在哪里。而BB性别检测一个一样道理,用超声信号探测生殖器位置就可以了,我有学医的同学告诉我怎么根 据B超信号判断性别。当然了,我不能在这里说是如何判断的。也可以说是利用到达时间判断的。

   判断西瓜成熟度呢,拍一下,听一听,这个还真的不是利用声波到达时间来判断的,耳朵还真不能这么灵敏,这个是利用频谱来判断的,就是听声音的频率。通俗 一点说,男人和女人的声音不同,就是男人的声音频率较低,但是如果男人捏着声音说话,就是将说话的发音部位变小些,频率就高了,声音就变细了,就不好判断 是男人的声音还是女人的声音了。听西瓜的声音呢,与此类似。再举个例子,你用水杯接水的时候,或者用暖瓶接水的时候,水流进杯子和瓶子的声音也是在变化着 的,也是频率在变。而熟西瓜和生瓜的声音是有差别的,能手一下子就能分别出来,而生手也只能切开看看了。

 

   上图为水流入杯子的频率图,横轴是时间(秒),纵轴是频率(Hz),还有高次谐波的存在,这个太复杂,就不解释了,但是你还能很清楚的看出,随着时间的 进度,声音的频率是变高了,就是你听的声音在变尖,随着水注入杯子,水声的频率在变高。这也提示我们,可以听声音判断水位的高度。

   还有超声能做的,洁牙,洗碗机之类的,这个利用功率超声的,你肯定看过周星星同学的功夫吧,那对夫妇用一口钟使狮吼功的时候,把很多物件都跑了。洗碗机 (包括洗金银首饰,洗眼镜的小机器)也是一样的,都是利用水的振动使油污,或者是角落里的灰尘“振”出来到水里了。

   当然了,还很多超声能做的。我们以后继续吧。 weibo: @zhangskong  Ins:IACAS

 

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