超音波はどのようにして作られるのか
通常の音を作るのと同じように、たとえば楽器で物を叩いたり吹いたりして超音波を作ることは不可能です。 それは、物を叩いたり吹いたりする速度が十分でないからです。 しかし、非常に高い周波数で振動する電気機器を使えば、超音波を作ることができるのです。 水晶などの結晶は、電気を流すと非常に速く振動します。 この振動は、周囲の空気を押したり引いたりすることで超音波を発生させます。 この圧電現象を利用して超音波を発生させる装置を「圧電振動子」といいます。 また、圧電結晶は、空気中を伝わる超音波が圧電結晶にぶつかると、その表面をわずかに圧迫し、短時間に電気を流すという逆の働きもする。 圧電結晶と電気メーターをつなげば、即席の超音波検出器になるわけです。 超音波を使った掃除の方法。 1) 高周波交流電源から3つの圧電振動子(2)に電力を送ります。 この振動は薄い石英ガラス板(3)に伝わり、液体を満たした洗面器(5)に波(4)が伝わり、そこに掃除するものを入れる。
電気ではなく、磁気を用いて超音波を発生することができます。 圧電結晶が電気に反応して超音波を発生するように、磁気に反応して超音波を発生する結晶があります。 これを磁歪結晶といい、これを用いた変換器を磁歪変換器といいます。 (
超音波は何に使われるか
超音波を実用化することを超音波と呼ぶこともあり、工業用の溶接や掘削から均質化牛乳や写真フィルムの製造まで幅広く使われています
医療用超音波スキャン
Photo: この妊婦は、自分の子宮の中で成長する赤ちゃんの超音波スキャンを見ています。 超音波スキャナ（右下）は彼女の腹部を横切ってゆっくりと移動し、モニター（上）には彼女の子供の写真が表示されていることに注意してください。 Thescannerプローブは、しばしばコンピュータmouse.Itのようなビットに見えるが、あなたの体にダウン無害、超音波をビーム変換器を内蔵しています。 異なる骨や組織を介してwavestravelとして、彼らはupagain戻って反映されます。 同じトランスデューサ（または並んで別のもの）がthereflected波を受信し、スキャナに接続されたコンピュータは、画面上であなたの中で何が起こっているかの詳細な画像を描画するためにそれらを使用しています。胎児（子宮内で開発中の胎児）のスキャンはこのように行われます。 小型の超音波プローブのクローズアップ。 Photo by Rafael Martie courtesy of US Navy.
非破壊検査
同様の機器は、飛行機のジェットエンジンなどの機械に欠陥がないか検査するために使用されています。 金属の奥深くに亀裂がある場合、内側から検査しても問題がわからない。 しかし、超音波スキャナーを金属の外側に当てると、内側の亀裂が邪魔をして超音波を反射し、検査モニターに不具合が映し出されるのです。 1446>
Photo: 右手で飛行機の部品の上で超音波プローブを動かしています。 Photo by Michelle Michaud courtesy of US Air Force.
高出力超音波
比較的低強度の超音波は、医療スキャンや非破壊検査に使用されます。 比較的強い超音波は、医療用スキャンや非破壊検査などに使われます。 腎臓結石が痛む場合、体外から強力な超音波を発射すると、結石を振動させてバラバラにすることができます。 また、がんの腫瘍や脳の病巣（脳の損傷部位）を破壊するために、強い超音波が使われることもあります。
ソナー
超音波のもう一つの人気の用途は船舶で、ナビゲーションと水中の物体の位置確認に使われることです。 音は空気中よりも水中の方が速く伝わり、光は水中をほとんど通らないので、これは非常に便利です。 潜水艦は、ソナー（音響航法測距）と呼ばれる航法の一種で、レーダーの水中版のようなもので、同様のトリックを使っています。 このシステムはUSSグラディエーターという船に搭載されており、機雷の探知に使用されている。 Photo by Peter D. Lawlor courtesy of US Navy.
どのように機能するのでしょうか？ 潜水艦が水面下に潜ったとき、コウモリのエコーロケーションのように、「ピッ」という音を出してその音を聞くことによって、自分の進むべき道を見つけることができます。 潜水艦の航法士は、音が戻ってくるまでの時間を測ることで、近くにほかの船や潜水艦、障害物がないかを知ることができます。 また、船舶のソナーは、真下から音波を発射して、海の深さを計算したり、海底の地図を作ったりするのに使われています。
サイドスキャンソナー
写真。 典型的なサイドスキャンソナーの曳航船。 これは人間の可聴域の限界をはるかに超える600kHzの周波数の超音波を使用する。 科学調査船内の機器に接続され、水中に下ろされた後、引きずられるように移動する。
さまざまなソナーシステムが、非常に低い低周波音（クジラや他の海洋生物に問題を引き起こす可能性がある）から、可聴音（映画で戦時中の潜水艦が聞く典型的な「ピン」という音）、非常に高い超音波（特に産業トロール船が使用する魚群探知システムに通常使用）まで、非常に幅広い周波数の音を使用しています。 サイドスキャンソナーでは、トウフィッシュと呼ばれる魚雷のような小型の走査装置を船の後ろに引きずり、左右に広いソナービームを照射します。 サイドスキャンソナーは、海洋考古学（海底に沈む難破船を見つける）、海洋調査、通常の漁業などに利用されている。魚によって音の反射の度合いが異なるため、技術と経験があれば、ソナーのビームから、どの魚がいるかだけでなく、あるエリアにどれだけの魚がいるのかを把握することも可能だ。 一般的に、使用する音の周波数が高いほど、より詳細に表示されますが、それが有効である範囲が短くなります。高い周波数は、比較的浅い水の小さな領域の詳細な作業に最適ですが、低い周波数は、より深い水または長距離の検出に必要です。