超声波及其应用

超声波是一种频率高于20000赫兹的声波，可用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等.

超声波加湿器(如图)在干燥的冬季比较常用，它的工作原理是把超声波通入水罐中，剧烈的振动会使罐中的水破碎成“白雾”， 再用小风扇把雾滴吹入室内，就可以增加室内空气湿度.声呐被称为潜艇的“耳目”.声呐能够向水中发射超声波，超声波在水中传播时，如果遇到潜艇、水雷、鱼群等目标，就会被反射回来，反射回来的超声波被声呐接收，根据声信号往返时间可以确定目标的距离.此外利用声呐装置还可以测绘海底的地形.

(1)一般情况下，超声波在空气中的传播速度约为{#blank#}1{#/blank#}；

(2)超声波能够引起“剧烈的振动”，是因为超声波频率高，具有较高的{#blank#}2{#/blank#}.水破碎成“白雾”的过程是否属于物态变化?{#blank#}3{#/blank#}(选填“是”或“否”)

(3)宇航员无法利用声呐测绘月球表面的地形，是由于{#blank#}4{#/blank#}；若声音在海水中的传播速度为1500m/s，某潜艇的声呐从向鱼群发射超声波，到接收到回声所用时间为2s，则鱼群距潜艇的距离约为{#blank#}5{#/blank#}m.

超声波指纹识别技术

现如今指纹识别TouchID已经成为智能手机上的标配。随着黑科技——超声波指纹识别技术SenseID的出现，屏下指纹的全面屏手机变得越来越普及。传统的指纹识别原理是电容式信号感测，手指的微电场与电容传感器之间形成微电流，指纹嵴与峪（波峰与波谷）间会有高低电容差，这也是描绘指纹图像的基础。超声波指纹技术是通过发射超声波扫描手指的指纹，并根据接收到的反射波分析得出指纹的信息。其优势在于超声波具有穿透材料的能力，能够穿透由玻璃、铝、不锈钢、蓝宝石或塑料制成的智能手机外壳进行扫描。此外，超声波扫描能够不受手指上可能存在的污物影响，例如汗水、护手霜或凝露等，从而提供一种更稳定、更精确的认证方法。另外，超声波能直接穿过皮肤表层，识别出传统指纹技术无法识别出的3D指纹特征，包括指纹脊线和汗毛孔等。这样能够产生细节丰富，难于仿制的指纹表面图。

（1）超声波指纹识别系统能置于手机内部，不占用手机外表面的位置，是因为超声波具有较强的{#blank#}1{#/blank#}能力。

（2）在15^∘C的空气中，超声波传播的速度{#blank#}2{#/blank#}（选填“大于”“小于”或“等于”）次声波传播的速度。当超声波在传播中遇到障碍物时{#blank#}3{#/blank#}（选填“会”或“不会”）有一部分被反射回来形成回音。

（3）超声波指纹识别系统利用了仿生学原理，它模仿了下列哪种生物？答：{#blank#}4{#/blank#}

A.蝙蝠       B.猫       C.狗       D.大象

（4）超声波能够识别指纹是利用了超声波能够{#blank#}5{#/blank#}（选填“传递信息”或“传递能量”）。

（5）某次超声波指纹识别系统在发出超声波时，遇到手指上A、B、C、D、E五个位置，并测得回收信号的时间分别为0.30ms、0.16ms、0.30ms、0.14ms、0.30ms。根据时间，求出手指与手机平面的距离，就可以绘制出指纹的大致形状，则该处指纹的大致形状如下图中的{#blank#}6{#/blank#}

A.       B.     C.   D.

超声波及其应用

低于20Hz的声音叫次声波，高于20000Hz的声音叫超声波。超声波具有许多奇异特性：空化效应——超声波能在水中产生气泡，气泡爆破时释放出高能量，产生强冲击力的微小水柱，它不断冲击物件的表面，使物件表面及缝隙中的污垢迅速剥落，从而达到净化物件表面的目的。传播特性——它的波长短，在均匀介质中能够定向直线传播，根据这一特性可以进行超声探伤、测厚、测距、医学诊断等。

声呐是利用水中声波对水下目标进行探测、定位和通信的电子设备，是水声学中应用广泛的一种装置。声呐能够向水中发射声波，声波的频率大多在10~30kHz之间，由于这种声波的频率较高，可以形成较强的指向性。声波在水中传播时，如果遇到潜艇、水雷、鱼群等目标，就会被反射回来，反射回来的声波被声呐接收，根据声信号往返时间可以确定目标的距离。利用声呐还可以判断物体的运动情况。声呐发出的声波碰到的目标如果是运动的，反射回来的声波（下称“回声”）的音调就会有所变化，它的变化规律是：如果回声的音调变高，说明目标正向声呐靠拢；如果回声的音调变低，说明目标远离声呐。