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超聲波（Ultrasonic Wave） 是指頻率高于人類聽覺范圍（>20 kHz）的聲波，屬于機械振動波，需通過介質（如固體、液體、氣體）傳播。以下是其核心要點：
1. 基本特性
頻率范圍：
人類可聽聲波：20 Hz ~ 20 kHz
超聲波：20 kHz ~ 10 MHz（工業常用 20 kHz~1 MHz）
更高頻段（>1 GHz）稱為 特超聲（Hypersound）。
傳播特性：
方向性強：高頻波束不易擴散，適合精準探測（如超聲波成像）。
穿透能力：在固體、液體中傳播距離遠，氣體中衰減快。
反射與折射：遇到不同介質界面會反射（如B超成像原理）。
2. 產生方式
超聲波通常由 壓電換能器（Piezoelectric Transducer） 產生：
壓電效應：對石英、陶瓷（如PZT）等材料施加電壓，使其振動產生超聲波。
逆壓電效應：接收超聲波時，振動轉化為電信號（用于探測）。
3. 主要應用領域
(1) 工業領域
無損檢測（NDT）：檢測金屬裂紋、焊接缺陷（如超聲波探傷儀）。
清洗：利用空化效應（Cavitation）去除精密零件污漬（頻率 20~40 kHz）。
焊接：塑料/金屬的超聲波焊接（如手機外殼封裝）。
(2) 醫療領域
超聲成像（B超、彩超）：通過反射波生成體內器官圖像（2~18 MHz）。
治療：碎石（沖擊波）、物理治療（促進組織修復）。
(3) 其他應用
測距與傳感：超聲波雷達（如汽車倒車雷達、無人機避障）。
生物學：聲吶（蝙蝠、海豚導航）、驅蟲設備（>25 kHz）。
4. 超聲波 vs 普通聲波
| 特性 | 超聲波 | 可聽聲波 |
|---|---|---|
| 頻率 | >20 kHz | 20 Hz~20 kHz |
| 傳播距離 | 遠（固體/液體中） | 較近（易被空氣吸收） |
| 能量密度 | 高（可集中用于切割/焊接） | 低 |
| 人類感知 | 不可聽 | 可聽 |
5. 安全注意事項
高強度超聲波可能對細胞或組織造成損傷（如工業設備需防護）。
醫療診斷用的低功率超聲波通常無害。
