超聲波

超聲波的“超”字是因為其頻段下界超過人的聽覺而來，但如果按波長角度來分析，實際上超聲波的波長更短。科學家們將一個波相鄰兩個波峯或波谷間的距離稱為波長，我們人類耳朵能聽到的機械波波長為2cm~20m（2釐米~20米）。因此，我們把波長短於2cm的機械波稱為“超聲波”。但在實際應用中，一般波長在3.4cm以下(10000hz以上)的機械波，就可以視作超聲波研究。通常用於醫學診斷的超聲波波長為10μm~350μm。

超聲波是一種機械波，它必須依靠介質進行傳播，無法存在於真空（如太空）中，所以我們無法在真空中使用超聲波，但我們仍然可以使用和電磁波有關的設備（包括無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、伽馬射線等），對電磁波技術進行利用。

在空氣中，超聲波是指波長小於2釐米的機械波（一説1.7釐米，2cm波長對應17000Hz，1.7cm波長對應20000Hz，實際上沒有固定標準，只是一個便於記憶的數值罷了），其波長甚短，低於人耳聽覺的一般下限（2cm），人們將這種聽不見的機械波叫做超聲波，次聲波的波長則一般長於20米（一説17米，20m波長對應17Hz，17m波長對應20Hz），高於聽覺的波長上限。在實際應用中的超聲波往往還與短波可聽聲波範圍重合，波長短於3.4cm(10000hz)的機械波都可以視作超聲波研究。

其波長比一般聲波短得多，因而可以用來切削、焊接、鑽孔等。由於其波長短，因而具有許多特點：首先是波長短造成的傳播的各向異性，再者由於它波長短，衍射能力差，雖具有良好的各向異性，不過在空氣中損耗大，傳不遠，穿透力比較差，容易散射。工業與醫學上常用超聲波進行超聲探測。超聲和次聲以及可聽聲本質上是一致的，它們的共同點都是一種機械波，通常以縱波的方式在彈性介質內會傳播，是一種能量的傳播形式，其不同點是超聲波波長短，在一定距離內可沿直線傳播而衍射少，具有良好的各向異性，但相比可聽聲和次聲波其穿透力較差，容易散射。

超聲波在媒質中的反射、折射、衍射、散射等傳播規律，與次聲波和可聽聲波的規律沒有本質上的區別。但是超聲波的波長很短，只有幾釐米，甚至千分之幾毫米。與其他波比較，超聲波具有許多特性：傳播特性──超聲波的波長很短，通常的障礙物的尺寸要比超聲波的波長大好多倍，因此超聲波的穿透力差，衍射本領很差，易散射。它在均勻介質中能夠直線傳播但難以衍射，超聲波的波長越短，該特性就越顯著，此外，根據瑞利散射定律，散射波的強度與波長的四次方成反比，超聲波的波長極短，因此散射就非常嚴重，穿透力不佳。空化作用──當超聲波在介質的傳播過程中，存在一個正負的交變週期，在正相位時，超聲波對介質分子擠壓，改變介質原來的密度，使其增大；在負壓相位時，使介質分子稀疏，進一步離散，介質的密度減小，當用足夠大強度的超聲波作用於液體介質時，介質分子間的平均距離會超過使液體介質保持不變的臨界分子距離，液體介質就會發生斷裂，形成微泡。這些小空洞迅速脹大和閉合，會使液體微粒之間發生猛烈的撞擊作用，從而產生幾千到上萬個大氣壓的壓強。微粒間這種劇烈的相互作用，起到了很好的攪拌作用，從而使兩種不相溶的液體（如水和油）發生乳化，且加速溶質的溶解。這種由超聲波作用在液體中所引起的各種效應稱為超聲波的空化作用。

超聲波的幾個主要參數：

波長：在20℃的空氣中，λ≤2cm（在實際應用中因為效果相似，通常把λ≤3.4cm，即f≥10KHz的機械波也稱為超聲波）

波速：在20℃的空氣中，v=343m/s，在液體中速度更快，在固體中速度最快

功率密度：定義式為 p=發射功率（W）/發射面積（cm²），通常p≥0.3W/cm²。在液體中傳播的超聲波能對物體表面的污物進行清洗，其原理可用“空化”現象來解釋：超聲波在液體中的機械波導致的壓強達到一個大氣壓時，其功率密度為0.35W/cm²，這時超聲波的峯值就可達到真空或負壓，但實際上無負壓存在，因此在液體中產生一個很大的壓力，將液體分子拉裂成空洞一空化核。此空洞非常接近真空，它在超聲波反向達到最大時破裂，由於破裂而產生的強烈衝擊將物體表面的污垢撞擊下來。這種由無數細小的空化氣泡破裂而產生的衝擊波現象稱為“空化”現象。太小的聲強無法產生空化效應。

相比於紅外線和紫外線等光學方法，超聲波的起步較晚，只有短短不到100年的歷史。自19世紀末到20世紀初，在物理學上發現了壓電效應與反壓電效應之後，人們解決了利用電子學技術產生超聲波的辦法，從此迅速揭開了發展與推廣超聲技術的歷史篇章。

1922年，首次提出超聲波的定義，超聲波成為一個全新的概念，德國出現了首例超聲波治療的發明專利；

1939年發表了有關超聲波治療取得臨牀效果的文獻報道。

20世紀40年代末期超聲治療在歐美興起，直到1949年召開的第一次國際醫學超聲波學術會議上，才有了超聲治療方面的論文交流，為超聲治療學的發展奠定了基礎。1956年第二屆國際超聲醫學學術會議上已有許多論文發表，超聲治療進入了實用成熟階段。

國內在超聲治療領域起步稍晚，於20世紀50年代初才只有少數醫院開展超聲治療工作，從1950年首先在北京開始用430μm波長的超聲治療機治療多種疾病，至50年代開始逐步推廣，並有了國產儀器。公開的文獻報道始見於1957年。到了70年代有了各型國產超聲治療儀，超聲療法普及到全國各大型醫院。

40多年來，全國各大醫院已積累了相當數量的資料和比較豐富的臨牀經驗。特別是20世紀80年代初出現的超聲體外機械波碎石術和超聲外科，是結石症治療史上的重大突破。如今已在國際範圍內推廣應用。高強度聚焦超聲無創外科，已使超聲治療在當代醫療技術中佔據重要位置。而在21世紀，超聲聚焦外科（HIFU）已被譽為是21世紀治療腫瘤的最新技術。

超聲在介質中前進時所產生的效應。（超聲在介質中傳播是由反射而產生的機械效應）它可引起機體若干反應。組織細胞內物質，由於超聲的細微按摩，使細胞漿流動、細胞旋轉、摩擦、從而產生細胞按摩的作用，也稱為“內按摩”，這是超聲波治療所獨有的特性，可以改變細胞膜的通透性，刺激細胞半透膜的彌散過程，促進新陳代謝、加速血液和淋巴循環、改善細胞缺血缺氧狀態，改善組織營養、改變蛋白合成率、提高再生機能等。使細胞內部結構發生變化，導致細胞的功能變化，使堅硬的結締組織延伸，鬆軟。

超聲波的機械作用可軟化組織，增強滲透，提高代謝，促進血液循環，刺激神經系統和細胞功能，因此具有超聲波獨特的治療意義。

超聲的機械效應可促發若干變化。實踐證明一些物理效應往往是上述效應的繼發效應。TS-C型治療機通過物理效應繼發出下列五大作用：

彌散作用：超聲波可以提高生物膜的通透性，超聲波作用後，細胞膜對鉀，鈣離子的通透性發生較強的改變。從而增強生物膜彌散過程，促進物質交換，加速代謝，改善組織營養。

觸變作用：超聲作用下，可使凝膠轉化為溶膠狀態。對肌肉，肌腱的軟化作用，以及對一些與組織缺水有關的病理改變。如類風濕性關節炎病變和關節、肌腱、韌帶的退行性病變的治療。

空化作用：空化形成，或保持穩定的單向空化，或繼發膨脹以致崩潰，細胞功能改變，細胞內鈣水平增高。成纖維細胞受激活，蛋白合成增加，血管通透性增加，血管形成加速，膠原張力增加。

聚合作用與解聚作用：水分子聚合是將多個相同或相似的分子合成一個較大的分子過程。大分子解聚，是將大分子變成小分子的過程。可使關節內增加水解酶和原酶活性增加。

消炎，修復細胞和分子：超聲作用下，可使組織pH值向鹼性方面發展。緩解炎症所伴有的局部酸中毒。超聲可影響血流量，產生致炎症作用，抑制並起到抗炎作用。使白細胞移動，促進血管生成。膠原合成及成熟。促進或抑制損傷的修復和癒合過程。從而達到對受損細胞組織進行清理、激活、修復的過程。

超聲效應：當超聲波在介質中傳播時，由於超聲波與介質的相互作用，使介質發生變化，從而產生一系列力學的、電磁學的超聲效應，包括以下兩種效應：

①機械效應。超聲波的機械作用可促成液體的乳化、凝膠的液化和固體的分散。當超聲波流體介質中形成駐波時，懸浮在流體中的微小顆粒因受機械力的作用而凝聚在波節處，在空間形成周期性的堆積。超聲波在壓電材料和磁致伸縮材料中傳播時，由於超聲波的機械作用而引起的感生電極化和感生磁化。

②空化作用。超聲波作用於液體時可產生大量小氣泡。一個原因是液體內局部出現拉應力而形成負壓，壓強的降低使原來溶於液體的氣體過飽和，而從液體逸出，成為小氣泡。另一原因是強大的拉應力把液體“撕開”成一空洞，稱為空化。空洞內為液體蒸氣或溶於液體的另一種氣體，甚至可能是真空。因空化作用形成的小氣泡而不斷長大或突然破滅。破滅時周圍液體突然衝入氣泡而產生高壓，同時產生激波。與空化作用相伴隨的內摩擦可形成電荷，並在氣泡內因放電而產生髮光現象。在液體中進行超聲處理的技術大多與空化作用有關。

超聲用於實際，主要有如下幾方面：

超聲波的波長比一般聲波要短，具有較好的各向異性，而且能透過不透明物質，這一特性已被用於超聲波探傷和超聲成像技術。超聲成像是利用超聲波呈現不透明物內部形象的技術。把從換能器發出的超聲波經聲透鏡聚焦在不透明試樣上，從試樣透出的超聲波攜帶了被照部位的信息（如對機械波的反射、吸收和散射的能力），經聲透鏡匯聚在壓電接收器上，所得電信號輸入放大器，利用掃描系統可把不透明試樣的形象顯示在熒光屏上。上述裝置稱為超聲顯微鏡。超聲成像技術已在醫療檢查方面獲得普遍應用，在微電子器件製造業中用來對大規模集成電路進行檢查，在材料科學中用來顯示合金中不同組分的區域和晶粒間界等。聲全息術是利用超聲波的干涉原理記錄和重現不透明物的立體圖像的聲成像技術，其原理與光波的全息術基本相同，只是記錄手段不同而已。用同一短波信號源激勵兩個放置在液體中的換能器，它們分別發射兩束相干的超聲波：一束透過被研究的物體後成為物波，另一束作為參考波。物波和參考波在液麪上相干疊加形成聲全息圖，用激光束照射聲全息圖，利用激光在聲全息圖上反射時產生的衍射效應而獲得物的重現像，通常用攝像機和電視機作實時觀察。

利用超聲的機械作用、空化作用，可進行超聲焊接、鑽孔、固體的粉碎、乳化 、脱氣、除油、去鍋垢、清洗、滅菌等，在工礦業、農業、醫療等各個部門獲得了應用。

清洗的超聲波應用原理是由超聲波發生器發出的短波信號，通過換能器轉換成短波機械波而傳播到介質， 清洗溶劑中超聲波在清洗液中疏密相間的向前輻射，使液體流動而產生數以萬計的微小氣泡，存在於液體中的微小氣泡（空化核），當聲強達到一定值時，氣泡迅速增長，然後突然閉合，在氣泡閉合時產生衝擊波，在其周圍產生上千個大氣壓力，破壞不溶性污物而使它們分散於清洗液中，當團體粒子被油污裹着而粘附在清洗件表面時，油被乳化，固體粒子即脱離，從而達到清洗件表面淨化的目的。

在中國北方乾燥的冬季，如果把超聲波通入水罐中，機械波會使罐中的水破碎成許多小霧滴，再用小風扇把霧滴吹入室內，就可以增加室內空氣濕度，這就是超聲波加濕器的原理。如咽喉炎、氣管炎等疾病，很難利用血流使藥物到達患病的部位，利用加濕器的原理，把藥液霧化，讓病人吸入，能夠提高療效。在大功率情況下，利用超聲波巨大的能量還可以使人體內的結石在機械波的作用下而破碎，從而減緩病痛，達到治癒的目的。超聲波在醫學方面，可以對物品進行殺菌消毒。

超聲波作用於介質後，在介質中產生聲弛豫過程，聲弛豫過程伴隨着能量在分子各自電度間的輸運過程，並在宏觀上表現出對機械波的吸收。通過物質對超聲的吸收規律可探索物質的特性和結構，這方面的研究構成了分子聲學這一聲學分支。普通聲波的波長遠大於固體中的原子間距，在此條件下固體可當作連續介質。但對波長在300pm以下的特超聲波 ，波長可與固體中的原子間距相比擬，此時必須把固體當作是具有空間週期性的點陣結構。點陣的能量是量子化的 ，稱為聲子（見固體物理學）。特超聲對固體的作用可歸結為特超聲與聲子、電子、光子和各種準粒子的相互作用。對固體中特超聲的產生、檢測和傳播規律的研究，以及量子液體——液態氦中聲現象的研究構成了近代聲學的新領域。

研究超聲波的產生、傳播 、接收，以及各種超聲效應和應用的聲學分支叫超聲學，對應於次聲學。產生超聲波的裝置有機械型超聲發生器、利用電磁感應和電磁作用原理製成的電動超聲發生器、以及利用壓電晶體的電致伸縮效應和鐵磁物質的磁致伸縮效應制成的電聲換能器等。

將黏附有油污的製件放在除油液中，並使除油過程處於一定波長的超聲波場作用下的除油過程，稱為超聲波除油。引入超聲波可以強化除油過程、縮短除油時間、提高除油質量、降低藥品的消耗量。尤其對複雜外形零件、小型精密零件、表面有難除污物的零件及絕緣材料製成的零件有顯著的除油效果，可以省去費時的手工勞動，防止零件的損傷。

超聲波除油的效果與零件的形狀、尺寸、表面油污性質、溶液成分、零件的放置位置等有關，因此，最佳的超聲波除油工藝要通過試驗確定。超聲波除油所用的波長一般為1.1cm左右。零件小時，採用短一些的波長；零件大時，採用較長的波長。超聲波波長短，幾乎只能直線傳播，而難以衍射，所以難以達到被遮蔽的部分，因此應該使零件在除油槽內旋轉或翻動，以使其表面上各個部位都能得到超聲波的輻射，受到較好的除油效果。另外超聲波除油溶液的濃度和温度要比相應的除油低，以免影響超聲波的傳播，也可減少金屬材料表面的腐蝕。

醫學超聲波檢查的工作原理是將超聲波發射到人體內，當它在體內遇到界面時會發生反射及折射，並且在人體組織中可能被吸收而衰減。因為人體各種組織的形態與結構是不相同的，因此其反射與折射以及吸收超聲波的程度也就不同，醫生們正是通過儀器所反映出的波型、曲線，或影象的特徵來辨別它們。此外再結合解剖學知識、正常與病理的改變，便可診斷所檢查的器官是否有病。

醫生們應用的超聲診斷方法有不同的形式，可分為A型、B型、M型及D型四大類。

A型：是以波形來顯示組織特徵的方法，主要用於測量器官的徑線，以判定其大小。可用來鑑別病變組織的一些物理特性，如實質性、液體或是氣體是否存在等。

B型：用平面圖形的形式來顯示被探查組織的具體情況。檢查時，首先將人體界面的反射信號轉變為強弱不同的光點，這些光點可通過熒光屏顯現出來，這種方法直觀性好，重複性強，可供前後對比，所以用於婦產科、泌尿、消化及心血管等系統疾病的診斷。

M型：是用於觀察活動界面時間變化的一種方法。最適用於檢查心臟的活動情況，其曲線的動態改變稱為超聲心動圖，可以用來觀察心臟各層結構的位置、活動狀態、結構的狀況等，多用於輔助心臟及大血管疾病的診斷。

D型：是專門用來檢測血液流動和器官活動的一種超聲診斷方法，又稱為多普勒超聲診斷法。可確定血管是否通暢、管腔是否狹窄、閉塞以及病變部位。新一代的D型超聲波還能定量地測定管腔內血液的流量。近幾年來科學家又發展了彩色編碼多普勒系統，可在超聲心動圖解剖標誌的指示下，以不同顏色顯示血流的方向，色澤的深淺代表血流的流速。還有立體超聲顯象、超聲CT、超聲內窺鏡等超聲技術不斷湧現出來，並且還可以與其他檢查儀器結合使用，使疾病的診斷準確率大大提高。超聲波技術正在醫學界發揮着巨大的作用，隨着科學的進步，它將更加完善，將更好地造福於人類。

利用機械波反射、衍射、多普勒效應，製造超聲波物位計、超聲波液位計、超聲波流量計等。

1．注射用醫藥物質的分散——將磷脂類與膽固醇混合用適當方法與藥物混合在水溶液中，經超聲分散，可以得到更小粒子（0.1μm左右）供靜脈注射。

2．草藥提取——利用超聲分散破壞植物組織，加速溶劑穿透組織作用，提高中草藥有效成分提取率。如金雞納樹皮中全部生物鹼用一般方法侵出需5小時以上，採用超聲分散只要半小時即可完成。

3．製備混懸劑——在超聲空化和強烈攪拌下，將一種固體藥物分散在含有表面活性劑的水溶液中，可以形成1μm左右口服或靜脈注射混懸劑。例“靜注喜樹鹼混懸劑”“肝臟造影劑”、“硫酸鋇混懸劑”。

4．製備疫苗——將細胞或病毒藉助於超聲分散將其殺死以後，再用適當方法制成疫苗。

為了更進一步提取藥物精華和粒子微細化，並節約生產成本，達到分散、乳化效果，使化妝品更深入滲透到肌膚裏層，讓肌膚很好的吸收，發揮藥物的效力和作用，採用超聲波乳化可達到非常理想的效果。採用超聲分散，則不需要使用乳化劑，就能使蠟及石蠟乳化、化妝水等油的微粒子分散。石臘在水中分散的粒子直徑可達1μm以下。

一瓶美酒一般都酒味醇厚，綿軟柔和、芳香濃郁，人們常用陳年老酒來形容酒的珍貴，一瓶上世紀的陳酒，標價幾萬元，其價格的含義在於時間的存放上。酒的主要控制因素是化學變化即酸的形成，並進一步酯化，酯參與乙醇和水的締合。剛出廠的酒含有戊醇，有辛辣味，這種氣味要經過很長時間才能化解，這個緩慢變化稱酒的醇化。用功率1.6KW，波長1.56cm~1.96cm的超聲波處理5min~10min，可使酒的老熟時間縮短1/3到1/2。

1）超聲波在傳播時，波長短，具有各向異性。

2）超聲波能在各種不同媒質中傳播，且可傳播足夠遠的距離。

3）超聲波與傳聲媒質的相互作用適中，易於攜帶有關傳聲媒質狀態的信息診斷或對傳聲媒質產生效用及治療。

4）超聲波可在氣體、液體、固體、固熔體等介質中有效傳播。

5）超聲波會產生反射、干涉和疊加現象。

超聲波是一種波動形式，它可以作為探測與負載信息的載體或媒介用作診斷；超聲波同時又是一種能量形式，當其強度超過一定值時，它就可以通過與傳播超聲波的媒質的相互作用，去影響、改變以致破壞後者的狀態、性質及結構用作治療。

超聲波清洗是基於空化作用，即在清洗液中無數氣泡快速形成並迅速內爆。由此產生的衝擊將浸沒在清洗液中的工件內外表面的污物剝落下來。隨着超聲波長的降低，氣泡數量增加而爆破衝擊力減弱，因此，短波超聲特別適用於小顆粒污垢的清洗而不破環其工件表面。

空化作用：空化作用就是超聲波的短波變換方式向液體進行透射。在減壓力作用時，液體中產生真空核羣泡的現象，在壓縮力作用時，真空核羣泡受壓力壓碎時產生強大的衝擊力，由此剝離被清洗物表面的污垢，從而達到精密洗淨目的。

超聲波清洗方式超過一般以的常規清洗方法，特別是工件的表面比較複雜，像一些表面凹凸不平，有盲孔的機械零部件，一些特別小而對清潔度有較高要求的產品（如：鐘錶和精密機械的零件、電子元器件、電路板組件等），使用超聲波清洗都能達到很理想的效果。超聲清洗的原理是由超聲波發生器發出的短波信號，通過換能器轉換成短波機械波而傳播到介質—清洗溶劑中，超聲波在清洗液中疏密相同的向前輻射，使液體流動而產生數以萬計的微小氣泡。這些氣泡在超聲波縱向傳播的負壓區形成、生長，而在正壓區迅速閉合。在這種被稱為“空化”效應的過程中，氣泡閉合可形成超過1000大氣壓的瞬間高壓，連續不斷地產生瞬間高壓就象一連串小“爆炸”不斷地衝擊物件表面，使物件的表面及縫隙中的污垢迅速剝落，從而達到物件表面淨化的目的。

相比其他多種的清洗方式，超聲波清洗具有：清洗效果好，清潔度高且全部工件清潔度一致；清洗速度快，提高生產效率，不須人手接觸清洗液，安全可靠；對深孔、細縫和工件隱蔽處亦可清洗乾淨；對工件表面無損傷，節省溶劑、工作場地和人工等優點。

由於超聲波清洗速度快、質量好，又能大大降低環境污染，因此，超聲波清洗技術正在越來越多的工業部門中得到應用。在專業化、集團化的生產企業中，已逐漸用超聲波清洗機取代了傳統的浸洗、刷洗、壓力沖洗、清洗和蒸氣清洗等工藝方法，超聲波清洗機的高效率和高清潔度，得益於其機械波在介質中傳播時產生的反射性和空化衝擊疚，所以很容易將帶有複雜外形，內腔和細空的零部件清洗乾淨，對一般的除油、防鏽、磷化等工藝過程，在超聲波作用下只需兩三分鐘即可完成，其速度比傳統方法可提高几倍，甚至幾十倍，清潔度也能達到高標準，這在許多對產品表面質量和生產率要求較高的場合，更突出顯示了用其他處理方法難以達到或不可取代的結果。

超聲波清洗的作用機理主要有以下幾個方面：因空化泡破滅時產生強大的衝擊波，污垢層的一部分在衝擊波作用下被剝離下來、分散、乳化、脱落。因為空化現象產生的氣泡，由衝擊形成的污垢層與表層間的間隙和空隙滲透，由於這種小氣泡膨脹，收縮，像剝皮一樣的物理力反覆作用於污垢層，污垢層一層層被剝離，氣泡繼續向裏滲透，直到污垢層被完全剝離。這是空化二次效應。超聲波清洗中清洗液超聲機械波對污垢的衝擊。超聲加速清洗劑（RT-808超聲波清洗劑）對污垢的溶解過程，加速清洗過程。

醫療行業：醫療器械的清洗、消毒、殺菌、實驗器皿的清洗等。

半導體行業：半導體晶片的高清潔度清洗。

光學行業：光學器件的除油、除汗等。

石油行業：金屬濾網的清洗疏通、容器、交換器的清洗等。

電子行業：電子行業是清洗應用最早，最為普及的行業。

電子零件如半導體管的殼座、IC的殼座、晶體的殼座、繼電器的殼座、電子管座等；電子元器件如IC芯片、電阻、晶體、半導體、原膜電路等。電子元器件的基體是由半導體材料製成並封裝在金屬或塑料殼座中形成的，在封裝前，不但對殼座必須清洗，而且也必須對基體進行清洗，

PCB組件焊接採用的助焊劑分為水溶型、松香型和免清洗型三類，使用較多的為前兩種，多采用超聲波清洗（也有不少是採用酒精刷洗），免清洗型原則上應該不清洗，但大多數廠家即使採用免清洗型焊劑焊接組件，仍需要清洗。特別是高密度PCB以及高密度IC出腳不清洗，必將導致高密度線路之間和IC出腳之間吸附塵埃，一旦環境濕度大，極易發生高密度線間和腳間短路而出現故障，而一旦環境乾燥，短路故障又自行消失，這類故障又不易查找。所以世界各國的電子整機廠均堅持對PCB板作清洗。

接插件、連接件、轉接器等器件的生產中，電鍍和組裝前也必須清洗，否則吸附在這些組裝零件上的灰塵、油污必將影響其導電和絕緣性能，特別是一些複雜的多芯連接器尤其如此。

電子材料加工成型後的清洗：如晶片、硅片、壓電陶瓷片等電子材料是供給元器件廠家的產品，其產品出廠前必須清洗。

機電行業：機電行業中，從機械零件到機械部件，從電器零件到電器部件都有清洗的要求，如齒輪、曲軸乃至齒輪箱，又如電器零件上機械和電器的組合件，還有一些精密機械零件和電器零件，都需要清洗，大多數企業採用的是傳統的清洗方法，諸如浸潤清洗、噴淋清洗。這種清洗方法不但勞動強度大，而且易造成環境污染和水資源浪費。部分企業在技術改造夠採用超聲波清洗以消除傳統清洗的弊端，特別是一些形狀複雜的機械零件。

製藥工業：超聲波清洗技術經過眾多製藥企業的應用而得到使用，特別是對西林瓶、口服液瓶、安瓶、大輸液瓶的清洗以及對丁基膠塞、天然膠塞的清洗。對於瓶類的清洗，是用超聲波清洗技術代替原有的毛刷機，它經過翻轉註水、超聲清洗、內外沖洗、空氣吹乾、翻轉等流程而實現的。

輕紡行業：輕工行業，如空調、冷櫃、冰箱中的壓縮機；鐘錶零件、手錶元件等；紡織行業，如精密紡織器材、噴絲嘴等；珠寶行業，如金銀首飾、珠寶玉器等，都需要清洗，有些零件、部件和組件，如壓縮機、噴絲嘴等或形狀複雜，或盲孔、微孔，只能由超聲波清洗，有些規模生產廠甚至採用超聲波鏈式或升降式成套設備。

表面處理行業：表面處理是輕工行業的組成部分，包含機械零件電鍍、金屬和非金屬機箱櫃塗覆、光學玻璃或鏡片鍍膜等，電鍍前後或塗覆前的清洗採用超聲波清洗技術已成為一種新的典型工藝，特別是電子產品中的一些多芯插座，因質量要求必須進行電鍍，而電鍍後其質量要求多芯之間必須絕緣，往往因電鍍後致使多芯間不絕緣，採用丙酮、酒精等方法浸潤清洗後測試其阻值要求無窮大，但達不到質量要求，而採用超聲波清洗，經烘乾後，則完全達到質量要求。將超聲波直接引入電鍍還可提高鍍液的勻度和鍍層的密度。

鐵路段修領域：中國鐵道部《三機檢修規程》以及鐵路系統的一些段修技術規程都涉及到清洗。超聲波清洗在鐵路系統的應用較為普遍，但用於對列車空調機組、柴油發動機組、機車散熱器等大型設備的不拆御清洗則是一個嶄新的課題。中國檢修客車的車輛段，採用超聲波清洗設備對列車空調的不拆御清洗實為首例。其勞動強度的減低、清洗質量的提高、環境保護成本的降低、文明生產、現場管理水平的提升，均開創了一個新的局面，但普及水平很低。

電鍍、噴塗前工藝應用：產品噴塗前處理工藝，一般的傳統工藝使用酸液對工件進行處理，對環境污染較重，工作環境較差，同時結構複雜零件酸洗除鏽後的殘酸很難沖洗乾淨。工件噴塗後，時間不長，沿着夾縫出現鏽蝕現象，破壞塗層表面，嚴重影響產品外觀和內在質量。超聲波清洗技術應用到塗裝前處理後，不僅能使物體表面和縫隙中的污垢迅速剝落，而且塗裝件噴塗層牢固不會返鏽。

利用超聲波在液體中產生的空化效應，可以清洗掉工件表面沾附的油污，配合適當的清洗劑，可以迅速地對工件表面實現高清潔度的處理。

電鍍工藝，對工件表面清潔度要求較高，而超聲波清洗技術是能達到此要求的理想技術。利用超聲波清洗技術，可以替代溶劑清洗油污；可以替代電解除油；可以替代強酸浸蝕去除碳鋼及低合金鋼表面的鐵鏽及氧化皮。

其他：感光材料製造、造紙、某些食品領域的液體消泡（去除溶解的空氣）。

珠寶行：項鍊、耳環、手鐲、錢幣、剃鬚刀頭、鐘錶、筆尖、錢幣、徽章、五金零件。

眼鏡行：眼鏡、鏡片、玻璃、 隱型眼鏡附件等。

其它：假牙、打印機墨頭、證章、餐具、超聲波清洗劑。

1．拋光件表面拋光膏的清洗：一般情況下，拋光膏常常採用石蠟調合，石蠟分子量大，熔點較高，常温下呈固態，是較難清洗的物質，傳統的辦法是採用有機溶劑清洗或高温鹼水煮洗有許多弊病。採用超聲波清洗則可使用水基清洗劑，在中温條件下，幾分鐘內將工件表面徹底清洗乾淨，常用工藝流程是：①浸泡→②超聲波清洗→③清水（淨水）漂洗。

2．表面有油及少量鏽的冷軋鋼板：冷軋鋼板表面一般有油、污或少量鐵鏽，要洗乾淨比較容易，但經一般方法清洗後，工件表面仍殘留一層非常細薄的污漬，影響後續加工質量，有時不得不再採用強酸浸泡的辦法去除這層污漬。而採用超聲波清洗並加入適當的清洗液，可方便快捷地實現工件表面徹底清潔，並使工件表面具有較高的活性，有時甚至可以免去電鍍前酸浸活化工序。

3．表面有氧化皮和黃鏽的工件：傳統的辦法是採用鹽酸或硫酸浸泡清洗。如採用超聲波綜合處理技術，可以快捷地在幾分鐘內同時去除工件表面的油、鏽、並避免了因強酸清洗伴隨產生的氫脆問題。

1．對接法：機械波隨焊頭將超聲波傳導至焊件，由於兩焊件處聲阻大，使焊件交界面融合。在一定壓力下，使兩焊件達到美觀、快速、堅固的對接效果。

2．埋植（插）法：螺母或其它金屬欲插入塑料工件。首先將超聲波傳至金屬，使金屬物直接埋入成型塑膠內，其固化後完成埋插。

3．鉚接法：欲將金屬和塑料或兩塊性質不同的塑料接合起來，可利用超聲波鉚接法，使焊件不易脆化、美觀、堅固。

4．點焊法：利用小型焊頭將兩件大型塑料製品分點焊接，或整排齒狀的焊頭直接壓於兩件塑料工件上，從而達到點焊的效果。

5．成型法：利用超聲波將塑料工件瞬間成型，當塑料凝固時可使金屬或其它材質的塑料牢固。

6．切除法：利用焊頭及底座的特別設計方式，當塑料工件剛射出時，直接壓於塑料的枝幹上，通過超聲波傳導達到切除的效果。

按國際通行的用途，超聲波金屬焊有四大系列：點焊、滾焊、封切、線束，應用於：汽車、製冷、太陽能、電池、電子等各個領域。

A. 動力電池多層正、負極焊接；鎳氫電池鎳網與鎳片焊接。

B. 鋰電池、聚合物電池銅箔與鎳片焊接；鋁箔與鋁片焊接；鋁片與鎳片焊接。

C. 汽車線束；電線頭成型；電線互焊；多條電線互焊成線結；銅、鋁線轉換。

D. 電線、電纜與名種電子元件、接點、連接器、端子焊接。

E. 太陽能電池、平板太陽能吸熱板、鋁塑複合管滾焊，銅、鋁板拼接。

F. 電磁開關、無熔絲開關等大電流接點、觸點、異種金屬片的焊接。

G. 冰箱、空調等行業銅管封尾；真空器件銅、鋁管封切可水、氣密。

1. 軟堅去脂治暗瘡：

暗瘡的形態有多種，較常見的有化膿性和粉刺性，但有種暗瘡體形較大，紅腫堅硬，碰之很痛，處理不當往往易形成堅硬瘢結。遇到此類患者，初期最好不要刺破擠壓，應用超聲波美容機加暗瘡消炎膏，輕輕在瘡表面按摩，每個瘡體按摩1分鐘左右，幾個連在一起的可整片按摩，超聲波能衝擊淋巴結，加速積壓的血液和淋巴液循環消散，炎性細胞在超聲波的作用下改變形狀，加上超聲波將消炎藥物導入，腫形暗瘡的充血現象得以改善，皮上硬結逐漸軟化。

2. 消除暗瘡愈後瘢痕（結節）

暗瘡生長期間，不少患者因擠壓過度，發炎時處理不當，將微細血管弄破，血液滲出皮膚，呈現出一個個“紅印”，也有些人用消炎藥力過強的藥膏，刺激皮膚色 素沉着，愈後留下“咖啡色印”，而超聲波能滲透皮膚，不但能溶解滲透皮膚乾涸了的血液，同時能加強血液循環及新陳代謝，活化細胞，加速吸收，使色印更快褪去。 暗瘡化膿若經擠壓或局部組織損壞過度，局部組織細胞經細菌感染死亡後，無法正常代謝及血管破裂滲出的污血未 作適當處理而凝固，造成愈後結節硬塊，此種結節硬塊，一般若搽瘢痕膏或塗瘢痕油，最快也要15~45天才能逐漸軟化和色素淡化，若以超聲波配合相應藥物， 愈後會情況良好。

3. 清除皮膚異常色素：

臉部皮膚色素異常，是最常見也是最礙皮膚美容的問題之一。形成的原因有多種，如使用不適宜之化妝品或較長時間搽刺激性藥品、蚊蟲咬傷、曝曬、燙傷等原因引發的不正常高色素症，還包括美容師常説的黃褐斑、子宮斑、蝴蝶斑等。

美容醫師常用“磨砂、漂白、護膚”去處理，結果不僅不理想，而且往往會適得其反，令色素愈來愈深，服藥物亦難有顯著效果，而應用超聲波配合祛斑精華素和大劑量維生素C，見效快，能徹底清除異常色素。治療時要詳細分析長斑的原因、斑的屬類，凡找不到原因的斑或基本定型不再長的斑，應用超聲波治療，並配合中藥面膜或服用對症之中藥，效果會更好。

4. 分化色素除皮下斑：

皮膚科醫生和美容師常會發現有的人面部長斑，除顏色之外，也有深淺之分，有些僅在表皮，有些卻在皮下，如黑斑或色素沉積，如急功近利對患者施以冷凍、電灼、磨皮、換膚等方法，到頭來可能弄巧成拙，若傷了真皮而造成永久性瘢痕，患者會遺恨終生，用超聲波美容機配合能分化斑細胞的藥物進行外部治療，其效果是立竿見影的。

5. 防止皮膚老化乾燥、防皺除皺、去瘀散血：

真皮中透明質酸含量減少，會使皮膚與水的結合能力衰退，細胞內含水量降低造成肌膚乾燥，30歲以後易產生明顯皺紋，時下女性通常藉助營養和活性蛋白膠原霜或抗皺霜搽局部皮膚來緩和老化，但由於細胞吸收有限且深層組織代謝停滯，因此效果不佳，如果以超聲波配合胎盤素、抗皺霜或維生素E油等營養霜作短期密集性按摩，除供給皮膚高營養、膠原蛋白和保濕性因子外，還可活化刺激深層細胞，使深層細胞大量吸收營養，以減緩老化和乾燥，並促進新細胞活化而達到肌膚光澤改善的目的。

皺紋是衰老的象徵，應用超聲波美容機加上優質的抗皺霜，將抗皺霜裏的藥物生育酚迅速滲透，能加強代謝和抗衰老，預防小皺紋形成，由於運用超聲波的機械按摩作用，一方面調節了皮下細胞通過細胞膜的變化而重新排列作用，另一方面又加強了血液循環和代謝功能，使缺水缺養分的皮膚得到補充，因此小皺紋日漸消失。

6. 減輕眼袋和消除黑眼圈：

超聲波按摩作用能有效地加速血液和淋巴循環，增強代謝功能；加速皮下吸收，使過多積聚的水份和脂肪消散，眼袋便隨之消失，靜脈血液循環加快，瘀血減少，血液流通正常，藍色不再明顯，黑眼圈也就沒有了。做這種治療時，就必須採用超聲波美容機的小聲頭，配合營養霜、眼霜或精華素，順着皮膚紋理的方向按摩，每次每個眼袋5分鐘，力度要小，動作要輕柔，小心勿使藥物進入眼睛，聲頭不能對準眼球主向，以免影響眼睛的眼壓和含水量。

7. 軟化瘢痕，淡化色素：

有些人的體質會因輕或重的外傷、燙傷、燒傷或暗瘡感染後引起良性結締組織的新生物。此種瘢痕的形成並非傷口愈後立即產生，而是愈後1~2個月左右瘢痕增生期後出現。

初期皮膚出現潮紅和少數毛細血管擴張，此為瘢痕時期。如未給予適當治療，則紅腫日益顯著，擴張的毛細血管也漸增多，水腫突出，顯著高出皮面，繼以纖維化，觸之非常堅實；如在關節部位會產生僵硬及功能障礙，如為面部，則可能產生顏面傷殘或口歪眼斜之嚴重性後遺症。

此類瘢痕疙瘩若為局部性或小面積，則可用超聲波配合田七霜或瘢痕軟化劑以稍加重力連續間隔2~3天按摩一次，連續2~3個療程，可逐漸使瘢痕軟化、變平，並可淡化色素。

8、做按摩，改善皮質：

面部皮膚的素質，嚴格來説，每個人都不相同，普通分類為油性、乾性、混合性、敏感性。天生皮膚白嫩細膩，得天獨厚的人不少，但更多的人因各種各樣不同因素刺激影響，會造成很多皮膚問題，如長斑、長瘡、形成皺紋等，此類皮質的變化，若能及早預防，當然可以避免或減少發生，即使出現了問題，能及時得到適當的處理，皮膚問題能儘快消除，同時皮膚素質也能得到改善或恢復。常在皮膚保養方面應用超聲波，能使皮質變細變嫩、去脂、提高抗病力，確是一種優異的美容保健方法。

中國超聲波清洗機設備廠家主要集中在廣東的廣州、深圳、東莞，江蘇的蘇州、常州，杭州等。

2014年1月，弗吉尼亞理工大學加里蘭研究所的科學家的一項新發現表明，將超聲波直接作用於腦部特定區域，能增強人們對觸覺的分辨能力。這項發現第一次證明了低強度、經顱聚焦超聲波能調節人類腦活動，提高覺察能力。相關論文在線發表於《自然·神經科學》上。

研究人員對處理手部感覺的腦皮層區發送了聚焦超聲波。為了刺激中間神經（沿手臂下來通過腕骨通道的一條神經），他們在志願者手腕放了一個小電極，並用腦電圖（EEG）記錄其腦部反應。然後在刺激神經之前，瞄準相應腦區開始發送超聲波。結果發現，超聲波能降低EEG信號，削弱腦波對編碼觸覺刺激的反應。

研究人員隨後進行了兩項傳統神經學測試：兩點辨別和波長辨別。前者檢查志願者能否區分接觸皮膚的兩個相鄰物體是在不同的兩個點；後者檢測志願者對一串氣流波長的敏感性。實驗顯示，在辨別靠近物體、連續氣流波長的微小差異方面，接受超聲波的志願者的覺察能力明顯提高。當研究小組將超聲波束從原來位置移動了一釐米時，這種影響消失了。

研究人員認為，聚焦超聲波在它瞄準的腦區部位，改變了處理感覺刺激時興奮與抑制的平衡，這種改變阻止了刺激興奮的擴展，使得覺知功能增強。這一發現帶來了一種調節人腦活動的非入侵式新方法，而且空間分辨率超過現有任何方法。基於相關的研究結果，研究人員認為，超聲波的經顱磁刺激和經顱直流電刺激的空間分辨率更高。

超聲波為精確掌握神經迴路活動提供了技術和理論證明，有助於開發神經退行性紊亂病症的潛在療法，也為探索正常人腦功能，理解認知、決策與思維帶來了強有力的新工具。 ^[1] 

隨着科技的發展、醫療技術的進步，傳統外科手術也經歷了一次又一次的進步。從開刀手術到腔鏡手術，發展到現在，外科手術已經實現了不開刀、不留疤痕，在體外對體內進行手術，這便是我國自主研發的聚焦超聲手術。那麼，聚焦超聲手術會不會給患者帶來一定的危害？帶着這個問題，人民網科普中國採訪了重慶醫科大學生物醫學工程學院教授、超聲醫療國家工程研究中心主任、中國首席科普傳播專家王智彪和中國首席科普傳播專家組成員、超聲醫療國家工程研究中心醫學專家、主任醫師汪煉 ^[2]  。

對於許多人來説，聚焦超聲手術是新鮮事物，人們可能會認為傳統的開腹手術或者外科手術更加安全靠譜。那麼，聚焦超聲手術會不會給患者帶來傷害？對此，王智彪説，“以前，用肉眼看到肚子裏面只能是神話，但近代科學讓我們實現了這一神話。CT、核磁共振、PET都可以讓人們在體外看到體內，比開刀看得還要清楚，我們現在甚至可以做到3D器官重建，這些都是利用機械波反射或X光等穿透人體，這些對人體都沒有傷害，聚焦超聲手術的原理跟這些是一樣的，也是利用超聲波穿過人體，同樣對人體沒有傷害” ^[2]  。

聚焦超聲手術是將體外無害的低能超聲波穿過身體聚焦到體內患處，使患處的細胞及組織發生凝固性壞死，從而達到治療效果。那麼這種輻射會不會對人體造成一定的傷害呢？對此，王智彪表示，當超聲波穿過人的手時，手只會有微微的感覺，但是超聲波聚焦成一個點時，身體中的腫瘤細胞會被徹底殺死，由於焦點具有較高的精確性，所以身體其他組織不會受到傷害。“根據我們多年研究而形成的臨牀治療方案，加上醫生對於手術的實時監控，聚焦超聲手術可以做到只迫害腫瘤，而讓其他身體組織免受傷害”，王智彪説 ^[2]  。

聚焦超聲手術是將病灶組織在人體內消融，而不是直接取出，那麼這樣會不會對人體產生一定的危害？對此，汪煉表示，人類擁有與生俱來的強大免疫能力和排異功能，當創傷出現以後，人體會迅速啓動自愈功能，“比如人們在不經意間擦破錶皮，幾天就可以恢復原狀，甚至看不到受傷的痕跡，這都要歸功於人體免疫修復的巨大功能”。她指出，當壞死組織比如子宮肌瘤被殺死後，機體會自動啓動自愈系統，從而將壞死組織進行識別、包圍，進而將其分解、吞食、吸收 ^[2]  。