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衰減指的是超聲波在傳播過程中各種聲能損耗的總和,而吸收衰減則是聲能通過各種方法變成熱能的這一部分損失。
有許多因素可以導(dǎo)致吸收衰減,它既與超聲特性有關(guān),也與媒質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)有關(guān)。吸收衰減的數(shù)值也反映了媒質(zhì)的特性。吸收機制的探討也一直是人們關(guān)注的課題。
1、熱傳導(dǎo)吸收
在均勻的彈性媒質(zhì)中,超聲波的傳播使得媒質(zhì)出現(xiàn)交替的疏密變化,也就是說這使得物體的狀態(tài)發(fā)生了變化。受壓縮的稠密媒質(zhì)將會發(fā)生溫升,而受拉的疏松媒質(zhì)溫度下降。這種溫差的豐了在,使媒質(zhì)的疏密質(zhì)點間出現(xiàn)熱量傳導(dǎo),從而導(dǎo)致波動聲能量的損耗。這就是熱傳導(dǎo)吸收。
2、粘滯吸收
由于彈性媒質(zhì)具有粘滯性,故由超聲波引起的質(zhì)點振動,將受到質(zhì)點間存在的粘滯阻力的作用,即受到內(nèi)摩擦力的作用。這將導(dǎo)致部分聲能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。這就是粘滯吸收。
3、馳豫吸收
媒質(zhì)的馳豫過程實際是媒質(zhì)分子的內(nèi)能與分子平移能的相互轉(zhuǎn)換過程。分子從超聲波的振動能理中取得了平移能,把聲能轉(zhuǎn)變成無規(guī)的熱運動,消耗了聲能,這就是馳豫吸收。
4、相對運動吸收
超聲波傳播時,還存在聲輻射力作用,這就是一種靜壓力。它作用在聲特性阻抗變化的界面上時,可以使界面發(fā)生移動。也就是說,這將使聲特性阻阬的媒質(zhì)產(chǎn)生相對運動。從而吸收的聲能,這稱為相對運動吸收。
5、汽泡吸收
超過空化閾值的高強度超聲波在流體媒質(zhì)中傳播時,將導(dǎo)致空化效應(yīng)發(fā)生,產(chǎn)生出許多汽泡,這就造成媒質(zhì)產(chǎn)生新的擾,從而吸收了超聲能量。
6、滯后作用吸收
在非常粘滯的媒質(zhì)中,當(dāng)聲波的頻率高于豫馳頻率時,將有一種過量吸收與每周期內(nèi)的恒定的能量損耗相對應(yīng),這種吸收稱為滯后作用吸收。
由于聲波波陣面的擴展而導(dǎo)致聲能的失散,或者由于聲場的固有分布而導(dǎo)致的聲能變化,通常可以加以修正的。也不會導(dǎo)致聲能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。而吸收衰減成因要復(fù)雜的多,不同的媒質(zhì)主要起作用的機制也不盡相同。對于生物媒質(zhì)所形成的吸收衰減,更比非生物媒復(fù)雜的多,進一步的研究將會給醫(yī)學(xué)超聲診斷、治療提供理論根據(jù)。
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