在科技飛速發(fā)展的當(dāng)下，超聲波設(shè)備憑借其獨(dú)特優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、醫(yī)療、科研等諸多領(lǐng)域。近期，相關(guān)技術(shù)取得了一系列令人矚目的突破，為各行業(yè)發(fā)展注入新動力。

　　新型換能器的研發(fā)進(jìn)展

　　換能器作為超聲波設(shè)備核心，其性能提升至關(guān)重要。杭州山科智能科技股份有限公司取得的 “一種新型超聲水表換能器” 專利頗具代表性。該換能器在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上獨(dú)樹一幟，于內(nèi)腔側(cè)面設(shè)固定槽，并通過隔離板與內(nèi)腔隔開，將溫度傳感器探頭固定在固定槽中由灌封層封裝。這種設(shè)計(jì)有效降低漏水風(fēng)險，且生產(chǎn)方便、成本低。傳統(tǒng)超聲水表換能器在長期使用中，因環(huán)境因素影響，易出現(xiàn)漏水問題，導(dǎo)致測量誤差甚至設(shè)備損壞。新型換能器從結(jié)構(gòu)源頭解決隱患，保障設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，在智能水表領(lǐng)域有廣闊應(yīng)用前景，有望推動水表計(jì)量技術(shù)革新，提升水資源管理智能化水平。

　　同時，科研人員在材料創(chuàng)新上發(fā)力。新型壓電陶瓷材料研發(fā)取得進(jìn)展，其壓電系數(shù)大幅提高，使換能器能產(chǎn)生更強(qiáng)超聲波，轉(zhuǎn)換效率顯著提升。如在超聲清洗設(shè)備中，采用新壓電陶瓷材料的換能器，可在更短時間內(nèi)實(shí)現(xiàn)更高效清洗，減少清洗時間與清洗劑用量，降低生產(chǎn)成本與環(huán)境污染。此外，研發(fā)陣列式、柔性等特殊結(jié)構(gòu)換能器，以滿足不同場景需求。陣列式換能器能實(shí)現(xiàn)超聲波定向發(fā)射與接收，在超聲檢測中，可更精準(zhǔn)定位缺陷位置與大小，提高檢測精度與效率;柔性換能器則適用于貼合復(fù)雜形狀工件表面，如在航空發(fā)動機(jī)葉片等異形部件檢測中，能緊密貼合葉片曲面，確保檢測全面無死角。

　　功率控制技術(shù)的革新

　　精確功率控制是超聲波設(shè)備發(fā)揮最佳效能的關(guān)鍵。傳統(tǒng)功率控制方式難以滿足復(fù)雜工況下高精度需求，而新技術(shù)通過先進(jìn)電路與智能控制算法實(shí)現(xiàn)突破。上海頻準(zhǔn)激光科技有限公司的 “一種功率控制方法” 專利，為功率精準(zhǔn)調(diào)節(jié)提供新思路。在激光加工等涉及超聲波輔助的應(yīng)用中，該方法能依據(jù)加工材料特性、加工工藝要求，實(shí)時精確調(diào)整超聲波功率。例如，在對不同硬度金屬材料進(jìn)行激光切割時，根據(jù)材料硬度變化，自動調(diào)節(jié)超聲波功率，增強(qiáng)切割效果，避免因功率不當(dāng)導(dǎo)致材料過度燒蝕或切割不徹底。

　　此外，融入脈寬調(diào)制(PWM)、自適應(yīng)控制等技術(shù)，使超聲波設(shè)備能更靈活適應(yīng)不同工作要求。PWM 技術(shù)通過改變脈沖寬度調(diào)整輸出功率，實(shí)現(xiàn)功率連續(xù)、精準(zhǔn)調(diào)節(jié);自適應(yīng)控制技術(shù)則讓設(shè)備根據(jù)工作過程中反饋信號，自動調(diào)整功率，保持穩(wěn)定工作狀態(tài)。在超聲波焊接中，自適應(yīng)控制技術(shù)可依據(jù)焊件材質(zhì)、厚度及焊接過程中溫度、壓力變化，實(shí)時調(diào)整焊接功率，確保焊接質(zhì)量穩(wěn)定，提高焊接效率與良品率。

　　信號處理技術(shù)的飛躍

　　在醫(yī)療診斷、無損檢測等領(lǐng)域，準(zhǔn)確解讀超聲波信號至關(guān)重要。近年來，信號處理技術(shù)取得顯著進(jìn)步。一方面，數(shù)字濾波、小波變換等算法不斷優(yōu)化，有效去除噪聲，大幅提高信號信噪比。在超聲醫(yī)學(xué)成像中，利用改進(jìn)數(shù)字濾波算法，能清晰呈現(xiàn)人體組織器官細(xì)微結(jié)構(gòu)，輔助醫(yī)生更精準(zhǔn)診斷疾病。如在早期腫瘤檢測中，清晰超聲圖像有助于醫(yī)生發(fā)現(xiàn)微小腫瘤病灶，為及時治療爭取時間。

　　另一方面，人工智能技術(shù)深度融入信號處理。華為在腦機(jī)接口領(lǐng)域的 “一種信號處理方法及相關(guān)裝置” 專利，為超聲波信號處理提供創(chuàng)新思路。在醫(yī)療超聲檢測中，人工智能算法可對超聲信號智能分析，快速準(zhǔn)確識別病變特征。以甲狀腺結(jié)節(jié)超聲檢測為例，人工智能算法能通過分析結(jié)節(jié)超聲圖像特征，判斷結(jié)節(jié)良惡性，提高診斷準(zhǔn)確性與效率，減輕醫(yī)生工作負(fù)擔(dān)。在工業(yè)無損檢測中，人工智能可對大量超聲檢測數(shù)據(jù)深度學(xué)習(xí)，建立缺陷識別模型，自動識別材料內(nèi)部裂紋、氣孔等缺陷，實(shí)現(xiàn)檢測自動化、智能化，提高檢測可靠性與效率。

　　遠(yuǎn)程操控與協(xié)同技術(shù)的突破

　　隨著 5G 等通信技術(shù)發(fā)展，超聲波設(shè)備遠(yuǎn)程操控與協(xié)同技術(shù)取得重大突破。重慶海扶醫(yī)院完成的世界首臺國際 5G 遠(yuǎn)程聚焦超聲消融手術(shù)，展現(xiàn)了該技術(shù)的巨大潛力。聚焦超聲消融手術(shù)利用超聲波聚焦產(chǎn)生高溫破壞病變組織，實(shí)現(xiàn)無創(chuàng)治療。通過 5G 網(wǎng)絡(luò)，醫(yī)生可在千里之外操控海扶刀設(shè)備，為患者進(jìn)行手術(shù)。手術(shù)過程中影像數(shù)據(jù)通過 5G 網(wǎng)絡(luò)毫秒級同步回傳，確保醫(yī)生實(shí)時掌握手術(shù)情況，精準(zhǔn)操作。這種 “5G + 無創(chuàng)治療” 模式，讓全球患者在本地醫(yī)院即可享受頂級專家診療服務(wù)，打破地域限制，推動優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源均衡化。

　　在工業(yè)領(lǐng)域，遠(yuǎn)程操控超聲波設(shè)備也在逐步應(yīng)用。如在危險環(huán)境下的設(shè)備清洗、檢測等工作，可通過遠(yuǎn)程操控超聲波設(shè)備完成，保障操作人員安全。同時，多臺超聲波設(shè)備協(xié)同工作技術(shù)不斷發(fā)展，在大型工件清洗、復(fù)雜結(jié)構(gòu)檢測等場景中，多臺設(shè)備可根據(jù)預(yù)設(shè)程序協(xié)同作業(yè)，提高工作效率與質(zhì)量。例如，在船舶發(fā)動機(jī)大型部件清洗中，多臺超聲波清洗設(shè)備可從不同角度同時對部件進(jìn)行清洗，確保清洗全面徹底，大幅縮短清洗時間。

　　結(jié)論

　　超聲波設(shè)備在新型換能器研發(fā)、功率控制、信號處理以及遠(yuǎn)程操控與協(xié)同等方面的最新技術(shù)突破，為其在各行業(yè)的深入應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在醫(yī)療領(lǐng)域，助力疾病早期精準(zhǔn)診斷與無創(chuàng)治療;在工業(yè)領(lǐng)域，提升生產(chǎn)效率、保障產(chǎn)品質(zhì)量;在科研領(lǐng)域，為探索微觀世界與未知領(lǐng)域提供有力工具。隨著科技持續(xù)創(chuàng)新，超聲波設(shè)備技術(shù)有望進(jìn)一步突破，在更多領(lǐng)域發(fā)揮更大作用，為人類社會發(fā)展帶來更多福祉。