什么是超聲波測量儀？

更新時間：2025-07-18

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超聲波測量儀器是將超聲波（人耳聽不到的高頻聲波）發射到氣體、液體或固體物體，利用其反射、吸收等特性測量物體各種狀態的裝置。

聲波具有反射、速度和衰減等特性。聲波的反射、速度和衰減等特性會根據介質（介導聲波傳播的物質）的材質、濃度、流速等而變化。通過測量這些聲波特性的變化，可以研究介質的特性。

可用超聲波測量儀器檢查的物體可分為三種物質狀態：固態、液態、氣態、混合態。

固體
的一個例子是測量金屬的厚度。通過向金屬中輻射超聲波并測量波反射回來的時間，可以確定金屬的厚度。

2. 液體
液體的一個例子是魚探儀。通過向海洋中發射超聲波，并測量超聲波從魚群和海底反射回來的時間，可以確定魚群的大小和位置以及到海底的距離。

3. 氣體
氣體的一個例子是氣體流量計。利用氣體中的聲波根據氣體流速而變化的原理來測量氣體的流速。

4. 混合狀態
混合狀態的一個例子是超聲波成像設備。與X射線和CT圖像不同，超聲波不涉及輻射暴露，因此用于觀察胎兒的狀況。

超聲波測量利用了超聲波特性隨介質變化的特性。

例如，聲速的關系是氣體<液體<固體。即使是同一種固體，聲速也會因材質不同而變化。利用這些特性，可以進行以下測量。

在同樣條件下，固體
中的聲音傳播速度可以認為是恒定的，因此，如果知道聲音的速度以及聲波照射到固體中反射回來的時間，就可以測量出固體的厚度。

2. 液體
如果我們假設海底條件相當恒定，我們可以根據超聲波被魚反射并返回的時間來估計魚群的位置。

3. 氣體
如果介質是流動的，

（聲音在介質中的速度）=（原始聲音的速度）+（介質速度）

利用這一點，可以通過測量介質中的聲音速度來測量介質的速度。

4. 混合狀態
聲音的衰減與衰減系數、距離、頻率有關，衰減系數根據介質的不同而變化。利用這種關系，可以通過測量衰減系數來推斷介質的狀態。

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