超聲波是頻率大于20kHz以上的聲波，是一種機械振動在媒質(zhì)中的傳播過程，由于其頻率高，波長短，因而具有以下特性：

①方向性好：容易得到定向而集中的波束，既便于目標定位及定向發(fā)射，又便于聚焦，以獲得較大的能量。

②功率大：超聲波功率比一般聲波功率強大得多，一般人說話的功率約為10-6W/m2(能波密度)，而近代超聲波技術(shù)能產(chǎn)生105~106W/m2的功率。

③穿透力強：超聲波在氣體中衰減很強，在液、固體中衰減較弱，所以有較強的穿透作用，在不透明的固體中，能穿透幾十米的厚度。

④引起空化作用：超聲波在液體中傳播時，使液體介質(zhì)不斷受到壓縮和拉伸，而液體耐壓不耐拉，液體若受不住這種拉力，就會斷裂而形成暫時的近似真空的空洞(尤其在含有雜質(zhì)、氣泡的地方)，而到壓縮階段，這些空洞發(fā)生崩潰。崩潰時，空洞內(nèi)部最高瞬壓可達幾萬個大氣壓，同時還將產(chǎn)生局部高溫以及放電現(xiàn)象等，這就是空化作用。

⑤引起許多特殊效應(yīng)：由于高能量超聲波強烈的機械振動在擊碎、攪拌、去氣、擴散、滲透等效應(yīng)中，都有重大作用，有時還會產(chǎn)生凝聚效應(yīng)和分離效應(yīng)。

正是由于超聲波有上述許多特殊的物理性能，因此其應(yīng)用技術(shù)在現(xiàn)代化生產(chǎn)中發(fā)揮著獨特的作用，并且隨著科技的發(fā)展，將得到更加廣泛的應(yīng)用。

一、在工業(yè)中的應(yīng)用

超聲工業(yè)探傷可對批量管材、板材或焊縫等進行無損檢測，利用脈沖式超聲波探傷儀可探測出金屬零件或焊縫的缺陷(如氣泡、夾縫、裂紋、未熔合等)。儀器有一探頭，用于發(fā)射，接收超聲波，利用反射脈沖與發(fā)射脈沖間能否出現(xiàn)另一缺陷脈沖，來判斷缺陷的存在與缺陷的性質(zhì)，并且可利用脈沖的高度實現(xiàn)對缺陷的定量分析，確定其所處深度位置，評估缺陷大小，依據(jù)國標是否判廢。

超聲測厚也經(jīng)常使用，超聲波測厚儀利用波在管道、板材、玻璃等介質(zhì)中傳播時間及速度，可直接顯示出其厚度或深度，由于具有儀器體積小、攜帶方便、操作簡單等優(yōu)點，非常適合于工程技術(shù)人員的現(xiàn)場操作。

此外，采用連續(xù)式操作可獲得高能量超聲波，其強烈的機械振蕩產(chǎn)生的擊碎、攪拌、去氣等特殊效應(yīng)，可用來制備乳化劑或膠液;在冶金鋼水處理中排除廢氣，并且可使鋼的組織晶粒均勻細化以達到強化的目的;用超聲波對金屬表面進行切削、鉆孔等加工;用超聲波清洗管道、零件;對材料進行超聲焊接(尤其是鋁材);同樣還可對金剛石、陶瓷、玻璃等剛性非金屬材料進行深加工;如果以上處理能夠在液體中進行，利用超聲波的空化作用，使效果顯著提高。

二、在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用

在超聲診斷方面，由于超聲波波長較短，因而可研究更為細小范圍的現(xiàn)象，從人體各部分反射的波可用來檢查諸如腫瘤等疾病，并且可以研究心臟瓣膜活動等各種現(xiàn)象，在顱腦檢查、婦產(chǎn)科胎兒保健等多方面得到應(yīng)用。

與X光相比，超聲波不僅在辯別各種組織上比X光更靈敏，而且實踐證明其危害比X光要小得多，因為超聲是公種機械能，并無積累的效果。關(guān)于如何降低、消除超聲的危害以及超聲診斷的安全劑量等問題，有待于醫(yī)學(xué)工作者做更進一步的研究和探討。

在超聲治療方面，高能量超專用波如治療時劑量在1W/cm2以上，則生物組織不但會產(chǎn)生熱效應(yīng)，還會由于超聲空化作用使生物組織產(chǎn)生破壞性形變，使其成為病理組織的有選擇的破壞者。如在臨床中用以粉碎結(jié)石、血栓等，并且在治療癌癥、關(guān)節(jié)炎、近視、偏癱等頑癥上收到“奇特”的效果，在外科手術(shù)中，更強的超聲波可以用作非侵入性手術(shù)刀。據(jù)此，超聲波在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用前景將十分可觀。

三、在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

小麥、玉米、谷類等農(nóng)作物的種子經(jīng)過超聲處理后，能加速種子發(fā)芽，提高發(fā)芽率，并且可以有效打破某些種子的休眠期(在中草藥的種植方面效果尤為顯著，這一點其醫(yī)學(xué)意義重大)。

經(jīng)過超聲處理的種子在遺傳性方面有時會發(fā)生變異，所以可用此法培育新品種。經(jīng)過科學(xué)研究表明，超聲的生物作用因生物組織的復(fù)雜性作用機理也非常復(fù)雜，生物最基本的細胞組織、染色體、原生質(zhì)以及新陳代射、酶的作用等都會受到超聲波作用的影響，超聲處理可引起空泡周圍的細胞壁和細胞質(zhì)膜破損而發(fā)生可逆的質(zhì)膜透性改變，使細胞內(nèi)外發(fā)生物質(zhì)交換。

目前科技工作者已能成功地利用超聲波將外源基因?qū)胄←湣⑻鸩?、煙草等原生質(zhì)體中，但其作用機理有待進一步研究。此外，超聲波處理土壤，可使土質(zhì)變細變松軟，改良土壤，利于栽培，超聲波處理植物還有去病蟲害的效果，其在農(nóng)業(yè)中更多的應(yīng)用有待于進一步開發(fā)。

四、在食品加工方面的應(yīng)用

超聲萃取又名超聲提取，即從原料中提取有用物質(zhì)或成分。如把蘋果、胡蘿卜、菠菜等食品先打漿，經(jīng)過超聲處理、過濾，提取汁液，超聲處理有助于漿體細化，提高出汁率和汁液質(zhì)量。

據(jù)了解在頻率為400kHz，聲強為6.5-62W/cm2超聲作用下花生油的提取率提高了2.76倍。實踐表明:超聲萃取不僅在提取油類、香料中已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，而且在從動物肉體中萃取殘留農(nóng)藥、在提取魚肝油等方面效果頗好，還可以在一些藥用植物中提取中草藥，這一技術(shù)由于設(shè)備簡單，操作方便，適于推廣應(yīng)用。目前各國都在超聲萃取上投入了很多的科技研究，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)經(jīng)過超聲處理的豆?jié){能夠有效提高蛋白質(zhì)及固形物的萃取率，從而提高豆?jié){或豆奶的消化吸收率。

利用超聲的空化作用可以用來消滅細菌及微生物，超聲滅菌較之高溫加熱滅菌效果更佳，不僅可保持其固有的營養(yǎng)成分，而且不破壞其原有的風(fēng)味。如水果罐頭用超聲消毒后，會保留下來大量的纖維素，此法對農(nóng)產(chǎn)品加工及貯存是很適用的。此外還可以利用其空化作用對一些果蔬、糧食進行清洗。

另外，利用超聲乳化技術(shù)用來制造果醬、果汁、色拉油等，比傳統(tǒng)的乳化工藝設(shè)備，具有乳液滴小、乳液穩(wěn)定、質(zhì)量好、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點，使食品上檔次、上等級。此外，還可進行超聲粉碎顆粒，超聲過濾，超聲干燥等。

近幾年，超聲波在食品檢測中得以應(yīng)用，如可對糕點、面包、餅干等充氣類食品進行原料檢測及最終產(chǎn)品質(zhì)量的檢測;對飼養(yǎng)中的禽畜進行脂肪含量測定及品質(zhì)鑒定;還可以用以監(jiān)測肉類產(chǎn)品中脂肪的固化和融化;對果蔬的保鮮及成熟度進行檢測等?？傊暡ㄔ谑称饭I(yè)中的應(yīng)用與發(fā)展前景更為樂觀與實用。

五、其他方面

在海洋中，超聲波由于在水中衰減弱，適合作水里的信號系統(tǒng)，可用超聲波探測潛艇位置、海底暗礁、魚群，測定海深并繪制海底地形圖等。在石油勘探中，油井的含油量可利用超聲在油層中的聲速估計出來，方便了蘊藏豐富的石油資源的開采。

在改善生活環(huán)境中，可以利用超聲霧化加濕，已經(jīng)進入家庭使用的“超聲波加濕器”就是利用換能器產(chǎn)生每秒170萬次的高頻超聲振蕩造成劇烈的水滴撕裂粉碎作用，霧化成不到5微米的顆粒，彌散到空氣中，以達到調(diào)節(jié)空氣濕度的目的。

在科研方面，由于特高超聲(頻率在干兆赫以上)能夠引起固體內(nèi)部原子或晶格振動，而使其成為研究氣、液、固體宏微觀特性的一種重要途徑;非聲量的聲測法由于精度高，速度快，已廣泛應(yīng)用于石油、化工部門中;聲全息技術(shù)的日益發(fā)展在地質(zhì)、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越重要。

總之，超聲波技術(shù)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)等各個領(lǐng)域中發(fā)揮著巨大的作用，它與冶金、機械、農(nóng)業(yè)、生物、材料、食品等各個學(xué)科與行業(yè)有著緊密的聯(lián)系，超聲波技術(shù)更加廣泛的應(yīng)用有待于科技工作者進一步的開發(fā)、應(yīng)用并推廣，隨著科技的發(fā)展，相信在未來，超聲波技術(shù)發(fā)展前景更為廣闊，探索并應(yīng)用超聲波技術(shù)必將成為熱門課題。