功率超聲技術(shù)及應(yīng)用介紹
超聲波技術(shù)及其應(yīng)用產(chǎn)品可分為兩類，一類是用較弱的超聲來實現(xiàn)信息的采集與處理，該類技術(shù)產(chǎn)品有雷達(dá)、聲納、超聲診斷、超聲探傷、超聲檢測等等；另一類是用較強的超聲，即功率超聲，以其能量來改變材料或人體病灶的狀態(tài)、性質(zhì)或性能，該類技術(shù)及其應(yīng)用產(chǎn)品有超聲波清洗、超聲波粉碎、超聲波霧化加濕、超聲波攪拌、超聲波焊接、超聲波治療乃至聲化學(xué)等等。
功率超聲是利用超聲能量來改變物質(zhì)組織結(jié)構(gòu)、狀態(tài)、功能或加速這些改變的過程，功率超聲處理技術(shù)可以引發(fā)或強化機械、物理、化學(xué)、生物等過程，提高這些過程的質(zhì)量和效率，達(dá)到其它處理技術(shù)難以達(dá)到的效果。功率超聲在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生物、醫(yī)藥衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)等國民經(jīng)濟的各個部門以及國防工業(yè)中已得到廣泛的應(yīng)用，可以用于清洗、粉碎、霧化、乳化、勻化、提取、凝聚；可以用于電鍍、搪錫、浸漬、過濾、加速干燥；可以用于焊接、切割、研磨、拋光；可以用于化學(xué)反應(yīng)、石油開采；可以用于疾病治療、外科手術(shù)。此外，近十年來超聲振動切削、超聲疲勞測試、超聲懸浮、超聲馬達(dá)等新交叉學(xué)科迅速發(fā)展，已出現(xiàn)一些工業(yè)應(yīng)用。
功率超聲的核心作用是超聲空化效應(yīng)的應(yīng)用，所謂的超聲空化效應(yīng)（Ultrasonic Cavitation）通常是指液體中存在的微小氣泡（空化核）在超聲波作用下被激活所表現(xiàn)出的振蕩、生長、收縮、崩潰等一系列動力學(xué)過程。早在100年前，英國第一艘驅(qū)逐艦下水試驗時，就發(fā)現(xiàn)螺旋漿推進(jìn)器在水中引起劇烈振動現(xiàn)象，Thornycro和Barnaby研究表明，由于螺旋漿在水中的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生了大量氣泡，這些氣泡又在水的壓力作用下隨即收縮直至破碎而產(chǎn)生的。這是歷史上首次對空化（cavitation）現(xiàn)象物理本質(zhì)的描述。英國在這之后，幾經(jīng)改進(jìn)設(shè)計，但終不能擺脫振動問題的困擾，遂正式邀請經(jīng)典聲學(xué)大師Rayleigh勛爵來研究這個問題，1917年，Rayleigh發(fā)表了題為《液體中球形空腔崩潰時產(chǎn)生的壓力》這篇著明的研究論文，為其后空化理論的研究奠定了基礎(chǔ)。
理論與實驗研究已證實，空化過程可以把聲場能量集中（聚焦）起來，伴隨空化泡崩潰瞬間，在液體中的極小空間內(nèi)將其高度集中的能量釋放出來，形成異乎尋常的高溫（>5000K）、高壓（>5×107pa）、強沖擊波、射流等極端物理條件。
