超声波技术应用现状

第27卷第1期

2007年2月

山　西　化　工

SHANXICHEMICALINDUSTRY

Vol.27　No.1

Feb.2007

　综述与论坛

超声波技术应用现状

席细平,　马重芳,　王　伟

(北京工业大学环境与能源工程学院“,传热强化与过程节能”教育部重点实验室,北京　100022)

摘要:阐述了超声波的特性和基本原理,探讨了目前超声波在废水处理、医疗、防除结垢、制备等方面的应用现状,关键词:超声波;空化作用;纳米粉体;应用

中图分类号:TB559　　文献标识码:A　　()2引　言

106,

波速一般为s,0.01cm～10cm。超,说明超声波本身不能直接对分子起作用,而是通过周围环境的物理作用影响分子,所以超声波的作用与其作用的环境密切相关。超声波既是一种波动形式,又是一种能量形式,在传播过程中与媒介相互作用产生超声效应。超声波与媒介相互作用可分为机械作用、空化作用和热作用。

随着科学技术的发展,相关技术领域相互渗透,使超声波技术广泛应用于工业、化工、医学、石油化工等许多领域。超声波作为一种特殊的能量输入方式,所具有的高效能在材料化学中起到光、电、热方法所无法达到的作用[1]。仅从超声波在液体中释放的巨大能量来说就是其他方法所望尘莫及的,更不用说超声波定量控制的效果了。近年来,随着超声波技术的日益发展与成熟,其在新材料合成、化学反应、传递过程的强化以及废水处理等领域都得到了广泛的应用[2]。在材料合成中,尤其是纳米材料的制备中,超声波技术有着极大的潜力。通过超声波方法制备纳米材料,达到了目前我们采用激光、紫

收稿日期:2006210209

作者简介:席细平,男,1979年出生,北京工业大学在读硕士研究生,从事超声波技术应用研究。

,具有很好

的前景。

1　超声波的特性及作用原理

1.1　超声波的特性

与可闻波相比,超声波由于频率高、波长短,在传播过程中具有许多特性:

1)方向性好。由于超声波的功率高,其波长较同样介质中的声波波长短得多,衍射现象不明显,所以超声波的传播方向好。

2)能量大。超声波在介质中传播时,当振幅相同时,振动频率越高能量越大。因此,它比普通声波具有大得多的能量。

3)穿透能力强。超声波虽然在气体中衰减很强,但在固体和液体中衰减较弱。在不透明的固体中,超声波能够穿透几十米的厚度,所以超声波在固体和液体中应用较广。

4)引起空化作用。在液体中传播时,超声波与声波一样是一种疏密的振动波,液体时而受拉时而逐级压,产生近于真空或含少量气体的空穴。在声波压缩阶段,空穴被压缩直至崩溃。在空穴崩溃时产生放电和发光现象,这种现象称为空化作用。1.2　超声波的作用原理

超声波在传播过程中与媒介相互作用,相位和振幅发生变化,使媒质的一些物理、化学和生物特性或状态发生改变,或者使这种改变的过程加快,从而