超聲波在媒質中傳播時,由于傳播介質存在著內摩擦,部分的聲波能量會被介質吸收轉變為熱能從而使媒質溫度升高,此種升溫方式與其他加熱方法相比達到同樣的效果,從而這種使媒質溫度升高的效應稱之為超聲的熱作用。
超聲波在媒質中傳播時,大振幅聲波會形成鋸齒形波面的周期性激波,在波面處造成很大的壓強梯度。振動能量則不斷破媒質吸收轉化為熱量而使媒質溫度升高,吸收的能量可升高媒質的整體溫度和邊界外的局部溫度。同時,由于超聲波的振動,使媒質產生強烈的高頻振蕩,介質間相互摩擦而發熱,這種能能使固體、流體媒質溫度升高。超聲波在穿透兩種不同介質的分界面時,溫度升高值更大,這是由于分界面上特性阻抗不同,將產生反射,形成駐波引起分子間的相互摩擦而發熱。
超聲波的熱作用能產生兩種形式的熱效應。一是連續波產生的熱效應,二是瞬時熱效應。連續波的熱效應是由于媒質的吸收及內摩擦損耗,一定時間內的超聲連續作用,使媒質中聲場區域產生溫升。瞬時熱效應主要指空化氣泡閉合產生的瞬間高溫。
超聲波的熱機制的機理有以下幾個方面:
1.超聲振動通過媒質時發生轉變;
2.媒質質點由周期性的收縮,以致引起溫度增高中心發生在超聲波的壓縮相位中;
3.在不同組織分界部分形成,由于組織分層,介質阻抗不同,將產生反射,形成駐波,引起分子間相對運動產生摩擦而形成熱,那時在駐波腹相應的位置上就有局部溫度增高。
在這些因素中,介質的吸收為熱形成的主要因素。
因為沒有任何物質可以將聲能全部轉化成機械能及化學能,都會或多或少地產生熱量,因此熱效應是超聲波所*的特性。超聲波的熱效應可以表現為由于超聲所引起的整體加熱、邊界處的局部加熱、形成激波時波前的局部加熱等。