【儀表網(wǎng) 發(fā)明科技控】超聲波技術(shù)在醫(yī)療和工業(yè)中的應(yīng)用廣泛，但無(wú)法穿透金屬與骨骼。近日，美國(guó)研究人員用超材料設(shè)計(jì)了一種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)可抵消這類(lèi)材料的聲學(xué)特征。該技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化后，將對(duì)醫(yī)療領(lǐng)域及工業(yè)無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域產(chǎn)生不小影響。

　　超聲波是一種頻率高于20000赫茲的聲波，它的方向性好，穿透能力強(qiáng)，易于獲得較集中的聲能，在水中傳播距離遠(yuǎn)，可用于測(cè)距、測(cè)速、清洗、焊接、碎石、殺菌消毒等。因此，超聲波技術(shù)在醫(yī)學(xué)、軍事、工業(yè)或是農(nóng)業(yè)上都有廣泛的應(yīng)用。
　　
　　當(dāng)前的超聲波應(yīng)用主要有三種：超聲檢驗(yàn)即超聲波探傷、測(cè)厚、測(cè)距、遙控和超聲成像技術(shù)；超聲處理即超聲焊接、鉆孔、固體的粉碎、乳化、脫氣、除塵、去鍋垢、清洗、滅菌等；基礎(chǔ)研究即對(duì)固體中特超聲的產(chǎn)生、檢測(cè)和傳播規(guī)律的研究等。
　　
　　其中，超聲成像的工作原理是通過(guò)發(fā)射高頻聲波并獲取其反射進(jìn)行成像，當(dāng)聲波遇到物體后就會(huì)發(fā)生反彈，繼而回到超聲設(shè)備中被轉(zhuǎn)換成圖像。在應(yīng)用過(guò)程中，人們發(fā)現(xiàn)有一些材料，如骨頭和金屬等物質(zhì)，具有能夠阻斷或者歪曲超聲波的物理特性。
　　
　　為了破解這一技術(shù)難題，北卡羅萊納州立大學(xué)的科學(xué)家經(jīng)過(guò)研究，用超材料設(shè)計(jì)了一種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)來(lái)抵消這類(lèi)材料的聲學(xué)特征。這種超材料結(jié)構(gòu)采用了一系列的膜和小管結(jié)構(gòu)。研究人員使用計(jì)算模擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)對(duì)該技術(shù)的原型進(jìn)行了測(cè)試。在模擬中，當(dāng)未采用這種技術(shù)時(shí)，超聲波的能量只有28%能穿透骨骼；而隨著超材料結(jié)構(gòu)的介入，穿透骨骼的超聲波能量終達(dá)到了88%。
　　
　　據(jù)該技術(shù)的研究者之一，北卡羅萊納州立大學(xué)機(jī)械和航天工程學(xué)助理教授京云說(shuō)，這種技術(shù)能夠讓超聲波診斷的應(yīng)用范圍更為廣泛，如監(jiān)測(cè)大腦中的血液流量，或在顱骨外用超聲波燒死腦腫瘤，在過(guò)去這是非常困難的，因?yàn)轱B骨會(huì)扭曲超聲的聲場(chǎng)。此外，該技術(shù)還可在工業(yè)中獲得應(yīng)用，例如，通過(guò)這種技術(shù)可以用超聲波檢測(cè)出那些此前極其難以察覺(jué)的、位于飛機(jī)機(jī)翼表層金屬下的裂縫。
　　
　　超聲波檢測(cè)也叫超聲檢測(cè)、超聲波探傷，是五種常規(guī)無(wú)損檢測(cè)方法的一種。在我國(guó)，現(xiàn)有的超聲波無(wú)損檢測(cè)設(shè)備制造行業(yè)基本采取研發(fā)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售于一體的經(jīng)營(yíng)模式，各個(gè)經(jīng)營(yíng)環(huán)節(jié)相互促進(jìn)。無(wú)損檢測(cè)專用設(shè)備行業(yè)的主要經(jīng)營(yíng)模式為：方法應(yīng)用研究-儀器設(shè)備研發(fā)-標(biāo)準(zhǔn)建立-應(yīng)用推廣。
　　
　　目前，大部分的無(wú)損檢測(cè)行業(yè)公司都通過(guò)生產(chǎn)或外購(gòu)上游零部件產(chǎn)品，獨(dú)立制造便攜式超聲波探傷儀并銷(xiāo)售；多通道自動(dòng)化檢測(cè)設(shè)備則按照客戶要求設(shè)計(jì)方案、生產(chǎn)，并完成銷(xiāo)售。