超聲學(xué)是聲學(xué)的一個重要分支或組成部分。它以研究超聲在各種物質(zhì)中產(chǎn)生、傳播、接收及與物質(zhì)的相互作用、產(chǎn)生的各種效應(yīng)和應(yīng)用為主要內(nèi)容。聲波屬于機(jī)械波，是機(jī)械振動在彈性媒質(zhì)中的傳播?，F(xiàn)代聲學(xué)已涵蓋了從10～4～1014Hz的頻率范圍，相當(dāng)于從大約3小時振動一次的次聲到波長短于固體中原子間距的分子熱振動，即跨越了1018量級的寬廣頻段。

超聲是指頻率高于可聽聲頻率范圍的聲波?，F(xiàn)代聲學(xué)中規(guī)定人耳可聽到的聲波頻率上限為2×104Hz。一般而言，人們通常所說的超聲是指頻率高于20KHz.的聲波;而把頻率高于108Hz的超聲波稱為特超聲。在超聲頻段中，108～1012Hz頻段的超聲因與電磁波譜中的微波頻段相對應(yīng)，故又稱為微波超聲。

超聲波傳播一般具有一定的功率范圍，傳播方式不同，功率范圍也不一樣。連續(xù)波超聲一般在毫瓦──幾十千瓦范圍。脈沖波超聲可擴(kuò)充為幾分之一毫瓦──幾兆瓦。相應(yīng)地，從聲強(qiáng)角度看，聚焦連續(xù)波超聲在液體中，因受空化的限制，上限約可達(dá)幾十千瓦每平方厘米;而聚焦脈沖超聲在焦斑中心，甚至可達(dá)幾十兆瓦每平方厘米。由于脈沖波超聲具有更大的功率范圍和更強(qiáng)的聲強(qiáng)強(qiáng)度，現(xiàn)代超聲應(yīng)用如超聲清洗、超聲細(xì)胞粉碎大都采用脈沖波超聲。

超聲在氣體、液體、固體、固熔體等物質(zhì)中，均能有效地傳播。不同頻率、功率、強(qiáng)度的超聲波，在不同媒質(zhì)中，都具有其獨特的傳播特性及效應(yīng)，因而也有其相應(yīng)的研究內(nèi)容及廣泛的應(yīng)用。經(jīng)過幾十年的研究，隨著超聲研究的不斷深入，超聲的應(yīng)用也越來越廣泛。

超聲波技術(shù)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、衛(wèi)生、國防等領(lǐng)域，尤其在提取中草藥成份方面的應(yīng)用正受到越來越多的重視。超聲波特性主要有如下幾方面：

1、空化效應(yīng)：

當(dāng)大能量的超聲波作用于提取介質(zhì)時，在振動處于稀疏狀態(tài)時，介質(zhì)被撕裂成許多小空穴，這些小空穴瞬時即閉合，閉合時產(chǎn)生高達(dá)幾千大氣壓的瞬時壓力，即空化現(xiàn)象。在超聲場中液體中的微小氣泡首先經(jīng)歷氣泡的振蕩及生長過程，既穩(wěn)態(tài)空化;然后是氣泡的壓縮和崩潰過程，即瞬態(tài)空化?？栈挟a(chǎn)生的極大壓力造成被破碎物細(xì)胞壁及整個生物體破裂，而且整個破裂過程在瞬間完成，提高了破碎速度，縮短了破碎時間，可極大地提高提取效率。超聲波作用時其效果不僅取決于超聲波的強(qiáng)度和頻率，而且與被破碎物的結(jié)構(gòu)功能有一定關(guān)系。由于提取介質(zhì)中氣泡尺寸不是單一的，而是存在一個分布范圍，所以超聲波頻率應(yīng)有一定范圍的變化，即有一個帶寬。

2、熱效應(yīng)：

超聲波在媒質(zhì)質(zhì)點傳播過程中其能量不斷被媒質(zhì)質(zhì)點吸收變成熱能，導(dǎo)致媒質(zhì)質(zhì)點溫度升高，即超聲波熱學(xué)機(jī)制。氣泡崩塌之后，泡內(nèi)“熱點”驟然冷卻，冷卻速度達(dá)108K/s。這相當(dāng)于金屬熔漿放入液氮的急劇冷卻速率。

3、機(jī)械攪拌：

超聲的高頻振動及輻射壓力可在氣、液體中形成有效的攪動與流動，可使媒質(zhì)質(zhì)點在其傳播空間內(nèi)進(jìn)入振動狀態(tài)強(qiáng)化細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的釋放、擴(kuò)散及溶解;空化氣泡振動對固體表面產(chǎn)生的強(qiáng)烈射流及局部微沖流，均能顯著減弱液體的表面張力及磨擦力，并破壞固-液界面的附面層，因而達(dá)到普通低頻機(jī)械攪動達(dá)不到的效果。

4、強(qiáng)化擴(kuò)散：

利用超聲振動及空化的壓力、高溫效應(yīng)，促使兩種液體，兩種固體，或液─固、液─氣界面之間，發(fā)生分子的相互滲透，形成新的物質(zhì)屬性。金屬或塑料的超聲焊接，超聲乳化、清洗、霧化可歸為此類作用。

5、乳化作用：

空化氣泡閉合后產(chǎn)生的局部沖擊波，可粉碎液體中的顆粒，使其細(xì)化;使結(jié)晶均勻;將較大、不均勻乳滴分散為微小均勻藥劑(如醫(yī)用造影劑、治癌藥劑等);甚至可包括消溶血栓等作用。

6、凝聚作用：

超聲振動可使氣、液媒質(zhì)中懸浮粒子以不同速度運動，增加相碰撞機(jī)會;或利用駐波使它們趨于波腹處，從而發(fā)生凝聚過程。煙道收塵、人工降雨可屬此類。

7、機(jī)械粉碎作用：

利用高強(qiáng)度超聲脈沖，可以粉碎人體內(nèi)的腎結(jié)石和膽結(jié)石而不損傷軟組織。