超声波的超级用途

智七柱

人耳听得见的声音，都是振动频率在20～20000赫兹之间的声波。超声波是一种独特的声波，频率超过20000赫兹，人耳听不到，但是它真的存在，并且大有用处。

20世纪30年代，超声波开始应用于医疗领域，成为一种不可或缺的医疗工具。比如产前检查，用超声波可以“看到”胎儿的状况。现在它几乎在各个生产生活领域都得到了应用。超声波的高频振动，可以杀死细菌，焊接塑料，甚至能在短短几天内“催熟”原本需要好几年的白兰地酒。未来，超聲波的用途将更加广泛，也会给生产生活带来更大改变。

真正的免提电话

科幻电影里，经常出现一些镜头。人们把手在空中指指点点，就能操作电脑，还能把虚拟屏幕拉到眼前，或推到身后。如今这种技术已经初步实现了，比如微软的Kinect，这是一款游戏设备，它能检测游戏玩家手的位置与动作，并随之启动相应的操作，就是说玩家不需接触、触摸任何其他设备，直接用手“隔空”操作机器。但它还不太完美，若手放不到正确位置，就无法准确地下达指令，因此目前还无法大范围普及。

然而借助超声波，这种技术有望得到突破。有研究人员把一组超声波发射器所发出的超声波聚焦在小范围内，就能在空气里创建隐形按钮。肉眼虽看不见，但它能被皮肤感觉到，因为这会在皮肤上产生轻微的压力感。隐形按钮与物理按钮一样有效，并且人们不需将手放到“正确位置”，也不需按指定手势操作，只要循着压力感操纵它即可。

应用这项技术，很多电子设备就会变成完全防水的，非触摸式的，而且设备还能随时监控周围环境变化。届时智能手机将更智能，甚至不需要触摸，它就能识别你的意图，直接解锁、打电话。虚拟现实技术也将更加逼真，不仅能看到、感受到三维立体环境，还可以隔空操控它。这将为电子游戏和娱乐业带来新的发展空间。

另外，还可以把超声波与无线充电技术结合，将超声波能量转化为电能，这样家里、学校里、公司里只要有超声波发射器，手机就将永远有电。

超声波全息图像

在医疗领域，超声波常常用来透视人体，并形成二维图像。如今这项技术正在得到进一步改善，二维图像将变成三维全息图像。

实现这种技术需要一种特定介质，通过超声波移动介质中的微观粒子，就能形成全息图像。例如，在水里投放一些塑料颗粒，事先设计的超声波会投射到水里，且会移动塑料颗粒，使其排列到特定方位，形成三维全息图像。

除了形成超声波全息图像，改进医学成像技术外，超声波还可以用在治疗方面，比如精确投放药物。

“复明”眼镜

超声波另一个巨大用途，就是能让盲人“复明”。这借鉴了蝙蝠回声定位的原理。蝙蝠飞行时，不是靠视觉探路来捕捉猎物，相反它靠的是耳朵。蝙蝠发出超声波，遇到周遭物体、猎物时就会反射回来，蝙蝠根据反射回来的超声波，就能对周遭情况判断得一清二楚。反射回来的超声波包含了周遭物体的位置、形状、大小等信息。

美国科学家据此发明了超声波头盔，它可以像蝙蝠那样发出一种超声波，并能捕捉反射回来的超声波，再转换成人耳听得见的声音。只要经过学习，人类大脑就可以学会识别这种声音，把它转换成一种思维图像，包含周遭环境详细信息，从而使盲人“恢复”视觉。

在不久的将来，这项技术必会越来越具有实用性和便携性，或许有一天它会被装配到特制的眼镜里，使盲人戴上眼镜就能“看见”世界。

牵引光束

能量强大的超声波，照射物体能使之离地悬浮。实验证明，只要有足够的能量，靠超声波托举物体腾空并向不同方向移动，是完全可能的。这与许多科幻电影里出现的牵引光束非常类似。

英国科学家已经证明，把一组超声波发射器以一定顺序排列，使它们发出的超声波聚焦，就可以产生足够强的力，举起珠子大小的物体，使之离地悬空。如果要举起更大的物体，比如一箱货或一个人，只需要加大能量，使超声波足够强大就可以。

目前还不清楚超声波能量对人体是否会有伤害，以及伤害有多大。但是，这项技术的用途仍然很广，比如在医疗领域，或许会带来许多革命性改进，可以用来移动药物，使其直达目标细胞。

高效钻头

超声波还可以用在地质勘探上。高功率的超声波振动具有强大能量，可以有效地压缩、挤压物质。在地质勘探上，它可以当“钻头”用，就像真实钻头一样，在地下挤压出一条通道。目前在勘探石油和天然气矿藏方面，这项技术正被应用和研究。

超声波回声定位技术，可以设计到无人机的传感器里面，使无人机能有效避开障碍物，从而可以飞往一些危险区域和人类难以企及的地方，完成人类无法完成的任务。

更重要的，超声波的勘探和定位技术并不局限于地球。未来人类登陆火星，开采资源就需要新的方式，因为火星上重力很小（约为地球的0.38倍），常规钻头无法产生足够的下钻力量。这时，用超声波钻探、收集样品，就正得其时。endprint