充滿在線亞洲日產一區二區:超聲波的空間或超聲振動所波及的部分介質稱為超聲場。描述超聲場的常用物理量主要有聲壓、聲阻抗、聲強等。


1. 聲壓


 假設某(mou)(mou)一(yi)點在沒有(you)超(chao)聲(sheng)波存(cun)在時(shi)的靜態(tai)壓強(qiang)為P0,存(cun)在超(chao)聲(sheng)波時(shi)某(mou)(mou)一(yi)時(shi)刻(ke)所具有(you)的壓強(qiang)P1,兩者之(zhi)差即為該點的瞬時(shi)聲(sheng)壓P。聲(sheng)壓單位與壓強(qiang)單位相同,均為Pa(帕)。


有效聲(sheng)壓是指在一定時間間隔(ge)內,瞬時聲(sheng)壓對時間取均方根值,即


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超聲波在介質中(zhong)傳播時(shi)(shi),介質每一(yi)點的(de)聲壓隨時(shi)(shi)間和振動位移(yi)量的(de)不(bu)同(tong)而(er)變化,所以瞬(shun)時(shi)(shi)聲壓P是時(shi)(shi)間和位移(yi)的(de)函數,可由(you)下(xia)式表達:


式 1.jpg



 由(you)式(2.1)可知,超(chao)聲場中(zhong)某(mou)一點(dian)的(de)(de)(de)(de)(de)聲壓按余弦函數周(zhou)期性變化。聲壓的(de)(de)(de)(de)(de)幅值(zhi)與(yu)介(jie)質(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)密(mi)度(du)、波速(su)、質(zhi)(zhi)點(dian)振(zhen)動速(su)度(du)成(cheng)正比(bi)。通常固體(ti)介(jie)質(zhi)(zhi)由(you)于(yu)密(mi)度(du)大、聲速(su)高(gao)和質(zhi)(zhi)點(dian)振(zhen)速(su)高(gao),導致(zhi)置(zhi)于(yu)同一超(chao)聲場中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)介(jie)質(zhi)(zhi)(離聲源距離相同),以(yi)固體(ti)介(jie)質(zhi)(zhi)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)聲壓最(zui)高(gao),液體(ti)中(zhong)聲壓次之,氣(qi)體(ti)中(zhong)聲壓最(zui)小。當然,對于(yu)不同固體(ti)介(jie)質(zhi)(zhi)而言,因(yin)材料性質(zhi)(zhi)、密(mi)度(du)、聲速(su)等(deng)因(yin)素的(de)(de)(de)(de)(de)差異,對應的(de)(de)(de)(de)(de)聲壓也會有所(suo)區別。一般(ban)認為,探傷儀(yi)顯示屏上的(de)(de)(de)(de)(de)信號高(gao)度(du)與(yu)聲壓成(cheng)正比(bi)。



2. 聲(sheng)阻抗


 超(chao)聲場中任(ren)一點(dian)的聲壓(ya)與該處質點(dian)振動速度之比稱(cheng)為聲阻(zu)抗(kang),也(ye)稱(cheng)特性(xing)阻(zu)抗(kang),常用符號(hao)Z表(biao)示,單位為kg/(m2·s)[千克(ke)/(平方米·秒)]:


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 由式(2.2)可知,聲(sheng)阻抗的(de)大小等于介質的(de)密度(du)與(yu)波速的(de)乘積。不難看(kan)出,在同一聲(sheng)壓下,Z增(zeng)加,質點的(de)振動速度(du)下降(jiang)。因(yin)此聲(sheng)阻抗Z可理解為(wei)介質對質點振動的(de)阻礙(ai)作用。類似于電學中的(de)歐姆定律 I=U/R,電壓定,電阻增(zeng)加,電流(liu)減少(shao)。


聲阻抗(kang)是表征(zheng)介質(zhi)聲學性質(zhi)的重要(yao)物理量。超(chao)聲波在異種(zhong)介質(zhi)界面(mian)上的反射和透射情況與聲阻抗(kang)關系(xi)密切。



3. 聲強


單位時間內在(zai)垂直(zhi)于聲(sheng)(sheng)(sheng)波傳播方(fang)向的介質指(zhi)定面積(ji)上(shang)(shang)所(suo)通(tong)(tong)過的平(ping)均(jun)聲(sheng)(sheng)(sheng)能量(liang),稱為平(ping)均(jun)聲(sheng)(sheng)(sheng)功率(lv)或平(ping)均(jun)聲(sheng)(sheng)(sheng)能量(liang)流(liu)。單位面積(ji)上(shang)(shang)的平(ping)均(jun)聲(sheng)(sheng)(sheng)功率(lv)稱為聲(sheng)(sheng)(sheng)強度,簡稱聲(sheng)(sheng)(sheng)強,通(tong)(tong)常用符號I表示,單位為瓦(wa)/平(ping)方(fang)米(mi)(W/㎡),可寫(xie)作(zuo)


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由式(shi)(2.3)可(ke)知,在(zai)同一(yi)介質(zhi)中,聲強與(yu)聲壓的平(ping)方成正比。



4. 聲(sheng)壓級(ji)、聲(sheng)強級(ji)


 直接使(shi)(shi)用聲(sheng)壓(ya)、聲(sheng)強(qiang)等(deng)物理量描(miao)述(shu)實際生活中(zhong)的(de)各種(zhong)聲(sheng)音(yin),數(shu)值(zhi)變化范圍會(hui)非常寬,涉及的(de)數(shu)量級(ji)也(ye)相差巨大(da),如果使(shi)(shi)用對數(shu)標度來(lai)進(jin)行(xing)(xing)比較(jiao)(jiao)計算(suan)就能大(da)大(da)簡化運算(suan)。另一個原(yuan)因是人耳對聲(sheng)音(yin)的(de)接收更接近正比于其對數(shu)值(zhi),并(bing)非正比于強(qiang)度。因此,在聲(sheng)學中(zhong)普遍使(shi)(shi)用對數(shu)標度對聲(sheng)壓(ya)、聲(sheng)強(qiang)等(deng)參(can)數(shu)進(jin)行(xing)(xing)度量,對應的(de),分別稱為聲(sheng)壓(ya)級(ji)、聲(sheng)強(qiang)級(ji),單位(wei)用Bel(貝爾)表示,因為貝爾的(de)單位(wei)比較(jiao)(jiao)大(da),工程上(shang)使(shi)(shi)用時將其縮至1/10后以dB(分貝)為單位(wei)。


 聲壓級的符號通常用Lp表示。定義聲壓級為將待測聲壓的有效值Pe與基準聲壓P0。的比值取以10為底的常用對數,再乘以20,即


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 在空氣中,基準聲壓為P0=2×105Pa,這個數值是正常人聽覺對1kHz聲音稍稍感知到的最低聲壓值,低于此,通常人的聽覺系統就感知不到了,亦即聽閾聲壓級為0dB。人耳的聽覺從可聽閾的2×105Pa的聲壓到痛閾的20 Pa,兩者相差100萬倍,而用聲壓級來表示則變化為0~120dB的范圍,使對聲音的描述大為方便。


聲強級的符號為LI,定義為待測聲強I與基準聲強I0的比值取以10為底的常用對數,再乘以10,即


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在空氣中,基準聲強I0取為1×1012 W/㎡,與空氣中基準聲壓相對應,是能夠引起人耳聽覺的最低聲強。


垂直線性較好的(de)探(tan)傷儀,顯(xian)示屏顯(xian)示的(de)信(xin)號高度與聲壓成正比,有


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式中,基準聲壓P1和基準聲強H1可任意選取。


常(chang)用聲壓比(波高比)對應的(de)分貝值見表2.1.


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