畜牧人

振動(dòng)的傳播稱(chēng)為波動(dòng)，簡(jiǎn)稱(chēng)波。波的產(chǎn)生首先是波源的振動(dòng)系統(tǒng)激發(fā)波動(dòng)，其次要有能夠傳播波動(dòng)的介質(zhì)（氣體·固體·液體）。振動(dòng)只有通過(guò)介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)間的相互作用（分子間彈性力的作用），才能將振動(dòng)由內(nèi)向外傳播出去，即產(chǎn)生波動(dòng)，振動(dòng)和波動(dòng)關(guān)系密切 ，振動(dòng)是產(chǎn)生波動(dòng)的根源，波動(dòng)是振動(dòng)的傳播。
        波是日常生活中常見(jiàn)的現(xiàn)象，波分為機(jī)械波（例如水波·聲波）和電磁波（例如無(wú)線電波·光波等）。物體在平衡位置附近來(lái)回往復(fù)運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為機(jī)械振動(dòng)，（例如擺的運(yùn)動(dòng)，汽缸中活塞 的運(yùn)動(dòng)等），機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中傳播稱(chēng)為機(jī)械波。 聲波就是一種機(jī)械波。
        在波動(dòng)中，介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向相互垂直，這種波稱(chēng)為橫波。介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向相互平行，這種波稱(chēng)為縱波。超聲診斷儀發(fā)射的超聲波是以縱波的形式傳播的。

根據(jù)頻率的高低，聲波又分為以下三種。
        1.次聲波  其頻率小于16Hz,是人耳聽(tīng)不到的低頻聲波，對(duì)人體具有較強(qiáng)的**傷力。
        2.聲波   其頻率在16—20000Hz之間，為人耳可以聽(tīng)見(jiàn)的聲音。
        3.超聲波 其頻率大于20000Hz， 是人耳聽(tīng)不到的高頻聲波。醫(yī)用超聲診斷儀常用的頻率范圍在1-10MHz(聲的頻率單位為Hz,每秒鐘振動(dòng)一次為1Hz。1M Hz＝106 Hz，即每秒鐘振動(dòng)100萬(wàn)次)。
        當(dāng)波在介質(zhì)某處傳播時(shí)，該處原來(lái)靜止的質(zhì)點(diǎn)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，因而具有動(dòng)能，同時(shí)該處質(zhì)點(diǎn)離開(kāi)了原來(lái)的平衡位置，因而還具有勢(shì)能，動(dòng)能和勢(shì)能構(gòu)成了波的質(zhì)點(diǎn)的總能量。波在傳播時(shí)，介質(zhì)由近及遠(yuǎn)地一層層振動(dòng)。其能量也就逐層傳播出去。單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)介質(zhì)某個(gè)面積內(nèi)的能量稱(chēng)為通過(guò)該面積的能流，通過(guò)垂直于波動(dòng)傳播方向單位面積的能流稱(chēng)為能流密度或波的強(qiáng)度（聲強(qiáng)）。
        波在介質(zhì)中的傳播速度是不一樣的，它由介質(zhì)的聲阻抗值決定，介質(zhì)的聲阻抗值等于介質(zhì)的密度與介質(zhì)中聲速的乘積。 1880年，法國(guó)物理學(xué)家居里兄弟發(fā)現(xiàn)了壓電效應(yīng)，故壓電效應(yīng)又稱(chēng)居里效應(yīng)，壓電效應(yīng)可簡(jiǎn)單解釋為機(jī)械壓力和電能通過(guò)超聲波的介導(dǎo)而相互發(fā)生能量轉(zhuǎn)換。壓電效應(yīng)的發(fā)生必須借助具有良好壓電性質(zhì)的晶體物質(zhì)即壓電晶片，如石英、鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛、硫酸鋰等。最常見(jiàn)的是鋯鈦酸鉛。
             1.超聲波的發(fā)生
             超聲的發(fā)生和接收是根據(jù)壓電效應(yīng)的原理，由超聲診斷儀的換能器或探頭來(lái)完成。探頭就是超聲儀的波源。壓電晶片置于探頭中由主機(jī)發(fā)生變頻交變電場(chǎng)，并使電場(chǎng)方向與壓電晶體電軸方向一致，壓電晶體就會(huì)在交變電場(chǎng)中沿一定方向發(fā)生強(qiáng)烈的拉伸和壓縮（電振蕩所產(chǎn)生的效果），即機(jī)械振動(dòng)，于是就產(chǎn)生了超聲，在這一過(guò)程中，電能通過(guò)電振蕩轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能繼而轉(zhuǎn)變?yōu)槁暷?。因此把這一過(guò)程稱(chēng)為負(fù)壓電效應(yīng)。如果交變電場(chǎng)頻率大于20000Hz所產(chǎn)生的聲波即為超聲波。
2.超聲波的接收
             超聲在介質(zhì)中傳播，遇到聲阻抗相差較大的界面時(shí)即發(fā)生反射，反射波被超聲探頭接收后就會(huì)作用于探頭內(nèi)的壓電晶片，使壓電晶片發(fā)生壓縮和拉伸，于是改變了壓電晶片兩端表面電荷（即異名電荷）即聲能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，超聲轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)這就是正壓電效應(yīng)，主機(jī)將這種高頻變化的微弱電信號(hào)進(jìn)行處理、放大以波型、光點(diǎn)、聲音等形式表現(xiàn)出來(lái)，產(chǎn)生影像。
3.繞射：超聲遇到小于其波長(zhǎng)一半的物體時(shí)，會(huì)繞過(guò)障礙物的邊緣繼續(xù)向前傳播，稱(chēng)繞射或衍射。實(shí)際上，當(dāng)障礙物與超聲的波長(zhǎng)相等時(shí)，超聲即可發(fā)生繞射，只是不很明顯，根據(jù)超聲繞射的規(guī)律在臨床檢查時(shí)應(yīng)根據(jù)被探測(cè)目標(biāo)的大小，選擇適當(dāng)頻率的探頭，使超聲波的波長(zhǎng)比探查目標(biāo)小的多。以便超聲波在探查目標(biāo)時(shí)不發(fā)生繞射，把比較小的病灶檢查出來(lái)，提高分辨率和顯現(xiàn)力。
            4.散射與衰減：散射是超聲遇到物體或界面時(shí)沿不規(guī)則方向反射（非90°）或折射（非聲阻抗差異所造成的）。
       超聲在介質(zhì)內(nèi)傳播時(shí)，會(huì)隨著傳播距離的增加而減弱。這種現(xiàn)象稱(chēng)為超聲衰減。引起超聲衰減的原因是：1）超聲束在不同聲阻抗界面上發(fā)生的反射、折射及散射等，使主聲束方向上的聲能減弱。2）超聲在傳播介質(zhì)中，由于介質(zhì)的黏滯性（內(nèi)摩擦力）導(dǎo)熱系數(shù)和溫度等的影響，使部分聲能被吸收，從而使聲能降低。
              聲能的衰減與超聲頻率和傳播距離有關(guān)。超聲頻率越高或傳播距離越遠(yuǎn)，聲能的衰減特別是聲能的吸收衰減越大，反之，聲能衰減越小。動(dòng)物體內(nèi)液體對(duì)聲能的吸收最小，其次是肌肉組織、纖維組織、軟骨和骨骼。
              5.多普勒效應(yīng)：1843年奧地利科學(xué)家多普勒發(fā)現(xiàn)，聲源與反射物體之間出現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，反射物體所接收到的頻率與聲源所發(fā)出的頻率不一致。當(dāng)聲源與反射物體相向運(yùn)動(dòng)時(shí)，聲音頻率升高，反之降低。此種頻率發(fā)生改變（頻移）的現(xiàn)象稱(chēng)為多普勒效應(yīng)。
            頻移的大小取決于聲源與反射物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，速度越大頻移越大。相向運(yùn)動(dòng)時(shí)頻移為正，聲音增強(qiáng)；反向運(yùn)動(dòng)時(shí)頻移為負(fù)，聲音減弱。D型超聲診斷儀就是利用超聲的多普勒效應(yīng)把超聲頻移轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌曧?，以檢查動(dòng)物體內(nèi)活動(dòng)的組織器官[包括妊娠檢查]。
            6.超聲的方向性：超聲波與一般聲波不同，由于其頻率極高，波長(zhǎng)又短，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于探頭的直徑，在傳播時(shí)集中于一個(gè)方向，類(lèi)似平面波，聲場(chǎng)分布呈狹窄的圓柱狀，聲場(chǎng)寬度與探頭的壓電晶片大小相接近，因而有明顯的方向性，又稱(chēng)超聲的束射性或定向性。