声波衰减系数的测定

超声波衰减系数的测量实验报告

北京交通大学大学物理实验设计性实验报告实验题目超声波衰减系数的测量学院电气工程学院班级学号姓名

首次实验时间年月日超声波衰减系数的测量实验方案一、实验任务：超声波在介质中传播，声波衰减与介质的特性和状态有关系，试用超声声速测定仪研究超声波在空气和液体（水）中的衰减系数，并研究超声波的频率与激励电信号波型对超声波在空气和水中的衰减系数的影响。要求衰减系数测量误差不大于5%。二、实验要求： 1、参阅相关资料，了解超声波换能器种类，特别是压电式超声换能器工作原理。了解超声波在不同介质中的传播特性。 2、熟悉超声声速测定仪和示波器的使用方法。 3、采用两种频率的正弦波分别测试超声波空气和液体（水）中的衰减系数，并确认数据结果的误差符合设计要求。 4、采用方波或脉冲波再分别测试超声波空气和液体（水）中的衰减系数，并确认数据结果的误差符合设计要求。

三、实验方案： 1、物理模型的确立：超声波在损耗介质中的准驻波效应图1.超声波波束在空气中的传播和反射设产生超声波的波源处于坐标系原点O ，入射超声波波束沿坐标系x 轴方向传播，其波动方程为： ()0=A exp y i t x ωγ-???? 入（1）反射波的波动方程为： ()() { }00=exp 2y RA i t x x ωγ+-反（2）其中，R 为反射系数，k i γα=-为波的传播系数，α是介质的衰减系数，2k π λ = 是波矢。入射波和反射波在0～0x 区间叠加，其合成波的波动方程为： ()(){} ()()()(){} 0000022000000exp exp 2cos cos 2sin sin 2x x x x i t x x y A i t x RA i t x x e A e kx RA e k x x i A e kx RA e k x x ααωααωγωγ----=-++-???????? ????=+----???? O X 0 X

超声波衰减系数的测量

超声波衰减系数的测量一、实验任务：超声波在介质中传播，声波衰减与介质的特性和状态有关系，试用超声声速测定仪研究超声波在空气和液体（水）中的衰减系数，并研究超声波的频率与激励电信号波型对超声波在空气和水中的衰减系数的影响。要求衰减系数测量误差不大于5%。二、实验要求： 1、参阅相关资料，了解超声波换能器种类，特别是压电式超声换能器工作原理。了解超声波在不同介质中的传播特性。 2、熟悉超声声速测定仪和示波器的使用方法。 3、采用两种频率的正弦波分别测试超声波空气和液体（水）中的衰减系数，并确认数据结果的误差符合设计要求。 4、采用方波或脉冲波再分别测试超声波空气和液体（水）中的衰减系数，并确认数据结果的误差符合设计要求。三、实验仪器：空气中衰减实验装置示意图

水中衰减实验装置图四、实验内容： 1.物理模型的比较与选择：（1）驻波法图1.超声波波束在空气中的传播和反射（1）超声波在损耗介质中的准驻波效应超声波发生器超声波接收器反射面入射波反射波 O X 0 X

()01x A A R e α-=+ 其中，R 为反射系数， α是介质的衰减系数。因为超声波发生器和接收器是由同一材料制成，所以有： 00A U A U = 其中0U 是信号发生器输出电压数值，U 是示波器显示电压数值。（2)脉冲法衰减系数的脉冲法测量原理超声波在媒质中传播时的衰减系数和声速一样,是一个最基本的声学量。利用超声波声压、声程乘积的自然对数与声程成线性关系，来测量钢铸件超声波衰减系数。（3）测量固态材料超声波衰减系数的方法包括下述步骤：选取需要测量的固态材料作为样品；选用超声波检测仪器，利用需要测量固态材料对超声波检测仪器进行调校；使用调整好的超声波仪器，采用常规超声波检测方法对需要测量的固态材料进行超声波检测，至少记录４次超声波回波的声压幅值及声程值；按记录的超声波回波的声压幅值、声程值，用常规方法建立声压、声程乘积对数函数与声程曲线图；使用所建立的曲线图进行线性拟合，拟合出线性函数关系式，线性函数式斜率即为现场被测量固态材料的超声波衰减系数。（4）物理模型的分析与比较比较分析可知，在实验室中，测量超声波在空气和水中的衰减系数最好利用驻波法，物理模型2、3不适用于测量。驻波法利用示波器测量得到电压，通过平面波的衰减公式拟合得到了声强衰减系数。测量

(完整版)声波的衰减函数关系

声波的衰减函数声波在介质中传播时会被吸收而减弱，气体吸收最强而衰减最大，液体其次，固体吸收最小而衰减最小，因此对于一给定强度的声波，在气体中传播的距离会明显比在液体和固体传播的距离短。一个声音在传播过程中将越来越微弱，这就是声波的衰减。造成声波衰减的原因有以下三个: 1.扩散衰减物体振动发出的声波向四周传播，声波能量逐渐扩散开来。能量的扩散使得单位面积上所存在的能量减小，听到的声音就变得微弱。单位面积上的声波能量随着声源距离的平方而递减。 2.吸收衰减声波在固体介质中传播时，由于介质的粘滞性而造成质点之间的内摩擦，从而使一部分声能转变为热能；同时，由于介质的热传导，介质的稠密和稀疏部分之间进行热交换，从而导致声能的损耗，这就是介质的吸收现象。介质的这种衰减称为吸收衰减。通常认为，吸收衰减与声波频率的平方成正比。频率越高超声波越容易被吸收，随着传播距离增加超声波被吸收的越多，由于距离增加会使超声波吸收太多反射回来成像的强度减低。 3.散射衰减当介质中存在颗粒状结构(液体中的悬浮粒子、气泡，固体中的颗粒状结构、缺陷、搀杂物等)而导致声波的衰减称散射衰减。通常认为当颗粒的尺寸远小于波长时，散射衰减与频率的四次方成正比；当颗粒尺寸与波长相近时，散射衰减与频率的平方成正比。扩散衰减只与距声源的距离有关，与介质本身的性质无关。吸收衰减与散射衰减大小则取决于声波的频率和介质本身的性质。表示声波在某种介质中传播时衰减的大小用衰减系数α。衰减系数α按下式计算: α=1 x 20lg A A0 式中x——距声源的距离；A0——声源处的声压；A——所测量处的声压。从式可看到，所谓衰减系数就是声波在传播路径上单位长度上的衰减量。简单点说，介质致密的物体衰减小，象钢管，漏水声可以沿钢管传播很远，所以，在钢、铁类管道上很容易收索到漏水目标。松散的物体，声衰减很大，传播距离很短。对于同一类物体，声波频率越低，传播距离则越远。如以一较高频率对结构松散、密度差的介质作声波探测时，由于该介质中存在着折射、绕射以及可能出现的多次反射和散射等现象，至使高频率声波无法按原有射线方向传播，声速衰减快，探测无法进行。如降低探测声波的频率，使波长加大，其声波便可穿透较大距离。管道泄漏形成的声波一般频率较低，这是测漏仪能实用于各种地面漏水探测的理论依据。

常用单位换算对照表

1. 常用度量衡及常用参数单位换算版本 ? 量纲 K: 千 103 M: 兆 106 G: 吉 109 m: 毫 10-3 μ: -6 n: 纳(毫微) 10-9 P: 皮(微微) 10-12 f: 毫微-15 ? 常用度量衡 Linear Measure 长度 1 inch 英寸(in)= millimetres 毫米(mm) 1 foot 英尺(ft)=1 2 inches 英寸(in)= metre 米(m) 1 yard 码(yd)= 3 feet 英尺(ft)= metre 米(m) 1 (statute) mile 英里=1760 yards 码(yd)= kilometres 千米(km) 1 nautical mile 海里=185 2 metre 米(m) 1 mil 密耳(mil)= inch 英寸(in) Square Measure 面积 1 square inch 平方英寸= 平方厘米(cm 2) 1 square foo 平方英尺=144 .平方英寸= 平方分米(dm 2) 1 square yard 平方码=9 sq.ft. 平方英尺= 平方米(m 2) 1 acre 英亩=4840 .平方码= hectare 公顷 1 square mile 平方英里=640 acres 英亩=259 hectares 公顷 Cubic Measure 体积页码：1 /5 深圳市京泉华电子有限公司深圳兴万新电子有限公司

1. 常用度量衡及常用参数单位换算版本 1 cubic inch 立方英寸= 立方厘米(cm 3) 1 cubic foot 立方英尺=1728 . 立方英寸= 立方米(m 3) 1 cubic yard 立方码=27 cu.ft. 立方英尺= 立方米(m 3) Capacity Measure 容积 Britich 英制 1 pint 品脱=20 fluid oz.液量盎司= .立方英寸= litre 升(L) 1 quart 夸脱= 2 pints 品脱= litres 升(L) 1 gallon 加伦=4 quarts 夸脱= litres 升(L) 1 peck 配克=2 gallons 加伦= litres 升(L) 1 bushel 蒲式耳=4 pecks 配克= litres 升(L) 1 quarter 八蒲式耳=8 bushels 蒲式耳= hectolitres 百升 American dry 美制干量 1 pint 品脱= . 立方英寸= litre 升(L) 1 quart 夸脱= 2 pints 品脱= litres 升(L) 1 peck 配克=8 quarts 夸脱= litres 升(L) 1 bushel 蒲式耳=4 pecks 配克= litres 升(L) American liquid 美制液量 1 pint 品脱=16 fluid oz.液量盎司= .立方英寸= litre 升(L) 1 quart 夸脱= 2 pints 品脱= litre 升(L) 页码：2 /5 深圳市京泉华电子有限公司深圳兴万新电子有限公司

100种常用计量单位换算系数表

100种常用计量单位换算系数表一、长度SI基本单位：米（m） 1（市）尺=1/3 m *1埃=10-10 m *1费密=10-15 m *1码=9.144000×10-1 m *1英寸=2.540000×10-2 m *1英尺=3.048000×10-1 m *1英里=1.609344×103m *1海里=1.852000×103 m 1光年=9.46055×1015 m *1μ=10-6 m *1密耳=2.540000×10-5 m 二、面积SI导出单位：平方米㎡ *1公亩=102㎡ *1公顷=104㎡ *1靶恩=10-28㎡ 1英亩=4.04686×103㎡ 1平方码=8.361274×10-1㎡三、体积、容积SI导出单位立方米（m3） 1升=10-3 m3 1桶（石油业）=1.589873×10-1m3

1蒲式耳（美）=3.523907×10-2m3 1加仑（英）4.546092×10-3 m3 1加仑（美）3.785412×10-3 m3 1液盎司（美）=2.957353×10-5m3 1液盎司（英）=2.841307×10-5 m3 1立方英寸=1.638706×10-5 m3 1立方英尺=2.831685×10-2 m3 1立方码=7.645549×10-1 m3 四、质量、重量SI基本单位：千克（公斤）（kg）*1市斤=0.5 kg *1吨=103 kg 1原子质量单位≈1.66×10-27kg *1（米制）克拉=2×10-4kg 1盎司（常衡）=2.834952×10-2kg 1盎司（金衡，药衡）=3.110340×10-2kg *1磅（常衡）=4.535920×10-1kg 1磅（金衡，药衡）=3.732417×10-1kg 1斯勒格=1.459390×10kg 1英吨（长）=1.016047×103kg 1英吨（短）=0.9071847×103 kg 五、时间SI基本单位：秒（s） 1分=60 s

声波衰减系数的测定实验报告

一．实验项目名称大学物理实验二．实验目的测出声波在空气中声强衰减系数。三．实验原理 1. 声强与声压之间的关系声波在介质传播过程中,其能量随着传播距离的增加而逐渐减弱的现象称为声波的衰减。声功率是指声源在单位时间内辐射的总声能量，常用W 表示，单位为瓦。声功率是表示声源特性的一个物理量，声功率越大，表示声源单位时间内发射的声能量越大，引起的噪声越强。声强是指在声场中垂直于声波传播方向上，单位时间内通过单位面积的声能，常以I 表示，单位为瓦/平方米。声波在媒介中传播时，声强衰减如下式所示： d d e I I α=0 式中0I 表示入射初始声强，d I 为深入媒质d 距离处的声强，α为衰减系数。目前，在声学测量中，声强和声功率通常不易直接测量，往往要根据测出的声压通过换算来求得，故常用声压来衡量声音的强弱。声波在大气中传播时，引起空气质点的振动，从而使空气密度发生变化。在声波所达到的各点上，气压时而比无声时的压强高，时而比无声时的压强低，某一瞬间介质中的压强相对于无声波时压强的改变量称为声压，记为P ，单位是帕斯卡。在自由声场中，声波传播方向上某点声强I 与声压P 、媒介特性阻抗Z 存在如下关系： 2Z 2 P I = 2.声压与电压关系超声换能器的核心部件是压电陶瓷片。压电陶瓷片是用多晶体结构的压电材料(如钛酸钡)，在一定的温度下经极化处理制成的。它具有压电效应。在简单情况下，压电材料受到与极化方向一致的应力F 时，在极化方向上产生一定的电场强度E 。它们之间有一简单的线性关系gF E =。反之，当在压电材料的极化方向上加电场E 时，材料的伸缩形变S 与电场E 也有线性关系kE S =，比例系数g 、 k 称为压电常数，它与材料性质有关。由于E 和F 、S 和E 之间具有简单的线性关系，因此，能将正弦交流信号变成压电材料纵向长度的伸缩，使压电陶瓷成为声波的波源。反过来，也可以使声

小学数学常用公式大全(单位换算表)

小学数学常用图形周长面积体积计算公式: 1,正方形 C周长S面积a边长周长=边长×4 面积=边长×边长 C=4a S=a×a S=a2 2,正方体 V体积a棱长表面积=棱长×棱长×6体积=棱长×棱长×棱长S表=a×a×6 表=6a2 V=a×a×a V= a3 3,长方形 C周长S面积a边长周长=(长+宽)×2 C=2(a+b) 面积=长×宽 S=ab 4,长方体 V体积S面积a长b宽h高 (1)表面积=(长×宽+长×高+宽×高)×2 (2)体积=长×宽×高 S=2(ab+ah+bh) V=abh 5,三角形 S面积a底h高面积=底×高÷2 S=ah÷2 三角形高=面积×2÷底三角形底=面积×2÷高 6,平行四边形 S面积a底h高面积=底×高S=ah 7,梯形 S面积a上底b下底h高面积=(上底+下底)×高÷2 S=(a+b)× h÷2 8,圆形

S面积C周长π圆周率 d直径r半径周长=直径×π 周长=2×π×半径面积=半径×半径×π C=πd C=2πr S=πr2 d=C÷π d=2r r=d÷2 r=C÷2÷πS环=π(R2-r2) 9,圆柱体 V体积h高S底面积r底面半径C底面周长侧面积=底面周长×高 (2)表面积=侧面积+底面积×2 (3)体积=底面积×高 S侧=Ch S侧=πdh V=Sh V=πr2h 圆柱体积=侧面积÷2×半径 10,圆锥体 V体积h高 S底面积r底面半径体积=底面积×高÷3 V=Sh÷3 长度单位换算 1千米=1000米；1米=10分米 1分米=10厘米；1米=100厘米 1厘米=10毫米面积单位换算 1平方千米=100公顷；1公顷=10000平方米；1平方米=100平方分米1平方分米=100平方厘米；1平方厘米=100平方毫米 1平方米＝0.0015亩；1万平方米=15亩 1公顷＝15亩＝100公亩＝10000平方米 1公亩等于100平方米 1(市)亩等于666.66平方米体(容)积单位换算 1立方米=1000立方分米；1立方分米=1000立方厘米；1立方分米=1升1立方厘米=1毫升；1立方米=1000升重量单位换算

常用法定计量单位换算表

常用法定计量单位换算表我国的法定计量单位（以下简称法定单位）包括： 1.国际单位制的基本单位； 2.国际单位制的辅助单位； 3.国际单位制中具有专门名称的导出单位； 4.国家选定的非国际单位制单位； 5.由以上单位构成的组合形式的单位； 6.由词头和以上单位所构成的十进倍数和分数单位。国际单位制中具有专门名称的导出单位量的名称单位名称单位符号其它表示式例频率赫[兹] Hz s-1 力、重力牛[顿] N kgm/s2 压力、压强、应力帕[斯卡] Pa N/m2 能量、功、热焦[耳] J Nm 功率、辐射通量瓦[特] W J/s 电荷量库[仑] C As 电位、电压、电动势伏[特] V W/A 电容法[拉] F C/V 电阻欧[姆] S V/A 电导西[门子] Wb A/V 磁通量韦[伯] T Vs 磁通量密度、磁感应强度特[斯拉] H Wb/m2 电感亨[利] C Wb/A 摄氏温度摄氏度1m cdsr 光通量流[明] 1x 1m/ m2 光照度勒[克斯] Bq s-1

放射性活度贝可[勒尔] Gy J/kg 吸收剂量戈[瑞] Sv J/kg 剂量当量希[沃特] 国家选定的非国际单位制单位量的名称单位名称单位符号换算关系和说明时间分 [小] 时天（日） min h d 1min=60s 1h=60min=3600s 1d=24h=86400s 平面角[角]秒 [角] 分度 (″) (′) (°) 1″=( π/640800)rad (π为圆周率) 1′=60″=(π/10800)rad 1°=60′= （π/180）rad 旋转速度转每分 r/min 1r/min=(1/60)s-1 长度海里n mile 1n mile=1852m (只用于航行) 速度节kn 1kn=1n mile/h =(1852/3600)m/s (只用于航行) 质量吨原子质量单位 t u 1t=103kg1u≈×10-27kg 体积升L,(1) 1L=1dm3=10-3m3 能电子伏 eV 1eV≈×10-19J 级差分贝dB 线密度特[克斯] tex 1tex=1g/km

噪声衰减公式

点声源随传播距离增加引起的衰减在自由声场（自由空间）条件下，点声源的声波遵循着球面发散规律，按声功率级作为点声源评价量，其衰减量公式为：（8-1）式中： △L——距离增加产生衰减值，dB； r——点声源至受声点的距离，m。在距离点声源，r1处至r2处的衰减值： △L＝20 lg（r1/r2）（8-2）当r2＝2 r1时，△L＝-6dB，即点声源声传播距离增加1倍，衰减值是6 dB。点声源的几何发散衰减实际应用有两类： a．无指向性点声源几何发散衰减的基本公式是： L（r）＝L（r0）-20 lg（r/r0）（8-3）式中：L（r），L（r0）——分别是r，r0处的声级。如果已知r0处的A声级，则式（8-4）和式（8-3）等效： L A（r）＝L A（r0）-20 lg（r/r0）（8-4）式（8-3）和式（8-4）中第二项代表了点声源的几何发散衰减： A div＝20 lg（r/r0）（8-5）如果已知点声源的A声功率级L WA，且声源处于自由空间，则式（8-4）等效为式（8-6）： L A（r）＝L WA-20 lgr-11 （8-6）如果声源处于半自由空间，则式（8-4）等效为式（8-7）：

L A（r）＝L WA-20 lgr-8 （8-7） b．具有指向性声源几何发散衰减的计算见式（8-8）或式（8-9）： L（r）＝L（r0）-20 lg（r/r0）（8-8） L A（r）＝L A（r0）-20 lg（r/r0）（8-9）式（8-8）、式（8-9）中，L（r）与L（r0），LA（r）与L A（r0）必须是在同一方向上的声级。

超声波衰减系数的测量-讲义及数据

超声设计性实验：超声波衰减系数的测量一、实验目的：测量超声波在空气和水中的衰减系数二、实验原理：超声波在损耗介质中的准驻波效应图1.超声波波束在空气中的传播和反射设产生超声波的波源处于坐标系原点O ，入射超声波波束沿坐标系x 轴方向传播，其波动方程为： ()0=A exp y i t x ωγ-???? 入（1）反射波的波动方程为： ()() { }00=exp 2y RA i t x x ωγ+-反（2）其中，R 为反射系数，k i γα=-为波的传播系数，α是介质的衰减系数，2k π λ = 是波矢。入射波和反射波在0～0x 区间叠加，其合成波的波动方程为： ()(){} ()()()(){} 0000022000000exp exp 2cos cos 2sin sin 2x x x x i t x x y A i t x RA i t x x e A e kx RA e k x x i A e kx RA e k x x ααωααωγωγ----=-++-???????? ????=+----???? （3） O X 0 X

合成波各点均作简谐振动，其振幅分布为： () ()1 2 00 2222002Re cos 2x x x x A A e R e k x x ααα---??=++-?? （4）如果利用超声波接收器作反射面，则超声波接收器收到的合成波振幅为: ()01x A A R e α-=+ (5) 因为超声波发生器和接收器是由同一材料制成，所以有： 00 A U A U =（6）其中0U 是信号发生器输出电压数值，U 是示波器显示电压数值。设超声波接收器在任意波峰位置处i x 时，示波器显示电压数值为i U ，则 ()()0ln ln 1A A R x α=+-（7）令 ()()00ln ln i U A A U y ==（8） ()ln 1b R =+（9）则（7）式可以写成： y b x α=-（10）利用直线拟合方法，可以测量超声波在介质中的衰减系数。三、实验过程：

声波的衰减

声波的衰减声波在介质中传播时会被吸收而减弱，气体吸收最强而衰减最大，液体其次，固体吸收最小而衰减最小，因此对于一给定强度的声波，在气体中传播的距离会明显比在液体和固体传播的距离短。一个声音在传播过程中将越来越微弱，这就是声波的衰减。造成声波衰减的原因有以下三个: 1.扩散衰减物体振动发出的声波向四周传播，声波能量逐渐扩散开来。能量的扩散使得单位面积上所存在的能量减小，听到的声音就变得微弱。单位面积上的声波能量随着声源距离的平方而递减。 2.吸收衰减声波在固体介质中传播时，由于介质的粘滞性而造成质点之间的内摩擦，从而使一部分声能转变为热能;同时，由于介质的热传导，介质的稠密和稀疏部分之间进行热交换，从而导致声能的损耗，这就是介质的吸收现象。介质的这种衰减称为吸收衰减。通常认为，吸收衰减与声波频率的平方成正比。频率越高超声波越容易被吸收，随着传播距离增加超声波被吸收的越多，由于距离增加会使超声波吸收太多反射回来成像的强度减低 3.散射衰减当介质中存在颗粒状结构(如液体中的悬浮粒子、气泡，固体中的颗粒状结构、缺陷、搀杂物等)而导致的声波的衰减称散射衰减。通常认为当颗粒的尺寸远小于波长时，散射衰减与频率的四次方成正比;当颗粒尺寸与波长相近时，散射衰减与频率的平方成正比。扩散衰减只与距声源的距离有关，与介质本身的性质无关。吸收衰减与散射衰减大小则取决于声波的频率和介质本身的性质。表示声波在某种介质中传播时衰减的大小用衰减系数Q。衰减系数Q按下式计算: 式中x——距声源的距离; Ao——声源处的声压; A——所测量处的声压。从式可看到，所谓衰减系数就是声波在传播路径上单位长度上的衰减量。简单点说，介质致密的物体衰减小，象钢管，漏水声可以沿钢管传播很远，所以，在钢、铁类管道上很容易收索到漏水目标。松散的物体，声衰减很大，传播距离很短。对于同一类物体，声波频率越低，传播距离则越远。如以一较高频率对结构松散、密度差的介质作声波探测时，由于该介质中存在着折射、绕射以及可能出现的多次反射和散射等现象，至使高频率声波无法按原有射线方向传播，声速衰减快，探测无法进行。如降低探测声波的频率，使波长加大，其声波便可穿透较大距离。管道泄漏形成的声波一般频率较低，这是测漏仪能实用于各种地面漏水探测的理论依据。

物质的衰减系数测定

物质的衰减系数测定实验报告物理072 陈焕 07180217 摘要：本文主要介绍了钢的γ射线衰减系数测定的实验原理，最小二乘法原理以及测定的实验过程，最后是对得到的数据的分析和实验总结。关键词：钢的γ射线衰减系数最小二乘法原理实验过程数据的分析实验总结引言：核物理学又称原子核物理学，是20世纪新建立的一个物理学分支。它研究原子核的结构和变化规律；射线束的产生、探测和分析技术；以及同核能、核技术应用有关的物理问题。它是一门既有深刻理论意义，又有重大实践意义的学科。 γ射线由法国科学家P.V .维拉德发现，是继α、β射线后发现的第三种原子核射线。g 射线是因核能级间的跃迁而产生，原子核衰变和核反应均可产生γ射线。γ射线具有比X 射线还要强的穿透能力。当γ射线通过物质并与原子相互作用时会产生光电效应、康普顿效应和正负电子对三种效应。一、实验仪器和材料： CD-5OBGA+型CT 教学实验仪钢质台阶形测试件二、实验原理根据g 射线通过物质时的衰减规律（朗伯—比尔定律）： 0d I I e m -= 对上式取对数： 01ln()I d I m = 如果通过实验测得g 射线穿过不同厚度钢的计数值，通过最小二乘法可以求得钢的衰减系数。 γ射线与物质相互作用，可以有许多种方式。当γ射线的能量不太高时，在所有相互作用方式中，最主要的三种方式包括光电效应、康普顿效应和电子对效应。因此，在γ射线的能量不太高时，衰减截面是光电效应截面、康普顿效应截面和电子对效应截面之和。即： ph c p g s s s s =++ γ射线与物质相互作用的衰减系数： N g m s = 由于A N A N r =×，式中A 为原子质量数，A N 为阿伏伽德罗常数。 A A N g s m r \= ×

常用单位换算表大全

常用单位换算表大全常用单位换算表大全力 1牛顿(N)＝0.225磅力(lbf)= 0.102千克力(kgf) 1千克力(kgf)= 9.81牛(N) 1磅力(lbf)= 4.45牛顿(N)1达因(dyn)= 10-5牛顿(N) 压力 1巴(bar)= 105帕(Pa) 1千帕(kPa)= 0.145磅力/英寸2(psi) = 0.0102千克力/厘米2(kgf/cm2) = 0.0098大气压(atm) 1磅力/英寸2(psi)= 6.895千帕(kPa) = 0.0703千克力/厘米2(kg/cm2) =0.0689巴(bar)= 0.068大气压(atm) 1物理大气压(atm)= 101.325千帕(kPa)= 14.696磅/英寸2(psi)= 1.0333巴(bar) 1工程大气压= 98.0665千帕(kPa) 1毫米水柱(mmH2O)= 9.80665帕(Pa)1毫米汞柱(mmHg)= 133.322帕(Pa) 1托(Torr) = 133.322帕(Pa)1达因/厘米2(dyn/cm2)= 0.1帕(Pa) 温度 K＝5/9(°F+459.67)K = ℃+273.15 n°F= [(n-32)×5/9]℃n℃= (5/9×n+32)°F1°F= 5/9℃(温度差) 1千米(km)= 0.621英里(mile) 1米(m)= 3.281英尺(ft)= 1.094码(yd) 1厘米(cm)= 0.394英寸(in) 1埃(A)= 10-10米(m) 1英里(mile)= 1.609千米(km) 1英寻(fm)= 1.829(m)1英尺(ft)= 0.3048米(m) 1英寸(in)= 2.54厘米(cm)

声波衰减系数的测量实验报告

南昌大学物理实验报告课程名称：普通物理实验（2）实验名称：声波衰减系数的测量学院：专业班级：学生姓名：学号：实验地点：座位号：实验时间：

一、实验目的：测出声波在空气中声强衰减系数。二、实验仪器：声速测定仪、数字示波器、函数信号发生器、信号连接线等。三、实验原理： 1、声强与声压之间的关系声波在介质传播过程中,其能量随着传播距离的增加而逐渐减弱的现象称为声波的衰减。声功率是指声源在单位时间内辐射的总声能量，常用W表示，单位为瓦。声功率是表示声源特性的一个物理量，声功率越大，表示声源单位时间内发射的声能量越大，引起的噪声越强。声强是指在声场中垂直于声波传播方向上，单位时间内通过单位面积的声能，常以I表示，单位为瓦/平方米。声波在媒介中传播时，声强衰减如下式所示： I d=I0?e ad 式中I0表示入射初始声强，I d为深入媒质d距离处的声强，a为衰减系数。目前，在声学测量中，声强和声功率通常不易直接测量，往往要根据测出的声压通过换算来求得，故常用声压来衡量声音的强弱。声波在大气中传播时，引起空气质点的振动，从而使空气密度发生变化。在声波所达到的各点上，气压时而比无声时的压强高，时而比无声时的压强低，某一瞬间介质中的压强相对于无声波时压强的改变量称为声压，记为p，单位是帕斯卡。在自由声场中，声波传播方向上某点声强I与声压p、媒介特性阻抗Z存在如下关系： I=p 2 2Z 2、声压与电压关系超声换能器的核心部件是压电陶瓷片。压电陶瓷片是用多晶体结构的压电材料(如钛酸钡)，在一定的温度下经极化处理制成的。它具有压电效应。在简单情况下，压电材料受到与极化方向一致的应力F时，在极化方向上产生一定的电场强度E。它们之间有一简单的线性关系E=g?F。反之，当在压电材料的极化方向上加电场E时，材料的伸缩形变S与电场E也有线性关系S=k?E，比例系数g、k称为压电常数，它与材料性质有关。由于E和F、S和E之间具有简单的线性关系，因此，能将正弦交流信号变成压电材料纵向长度的伸缩，使压电陶瓷成为声波的波源。反过来，也可以使声压变化转变为电压的变化，即用压电陶瓷片作为声频信号的接收器。压电陶瓷超声换能器产生的超声波频率比较单纯，方向性强，基本上是一个平面波，这对于提高测量的精密度是有利的。 3、衰减系数的确定声压与电压关系 P=k?U 得

吸收系数测量方法

GB/T 28504.4—20XX 7附录A （规范性附录）吸收系数测量方法 A.1范围本方法适用于掺铒光纤吸收系数的测量。 A.2测量设备 A.2.1通则吸收系数测试系统示意图见图A.1，应根据被测光纤的工作波段选择相应的测量仪器。测量仪器须经校准或检定合格，并在有效期内。宽带光源光谱分析仪被测光纤包层模剥除器图A.1 吸收系数测量系统示意图 A.2.2宽带光源根据测量波长选择合适的宽带光源，在测量范围内宽带光源的输出功率平坦度应小于5dB ，光源光功率应保证光纤不产生较强的ASE （放大自发辐射）光。 A.2.3光谱分析仪接收经过光纤的光信号，分析并给出光谱特性。 A.3试样制备 A.3.1端面处理剥去光纤两端的涂覆层，清洗干净，用专用光纤切割刀处理端面。 A.3.2光纤放置将光纤均匀地绕在直径不小于165mm 的线轴上，缠绕时应避免出现扭曲。 A.4测试条件在测量期间，环境条件应是标准试验大气条件： a)温度为15～35℃； b)相对湿度为25%~75%；

GB/T28504.4—20XX 8c)气压为86～106kPa。 A.5测试步骤测试步骤如下： a)接通测量系统相关仪器的电源，按规定进行预热； b)把制备好端面的被测光纤接入测量光路，输入端对准光源，输出端接入光谱分析仪中，光纤的长度为l1，单位为m； c)调整光路使得注入光信号达到最大值，固定被测光纤的输入端； d)用光谱分析仪测量经过被测光纤吸收后的输出光谱曲线F1，把该曲线保存在光谱分析仪中； e)在距离光纤输入端l0（一般为1m）处截断光纤并制备端面，再用光谱分析仪测量经过短段被测光纤的输出光谱曲线F2； f)在光谱分析仪的dBm坐标系中得到曲线F3（F3=F2-F1），读出曲线上相应波长的光功率差T，单位为dB。 A.6结果计算吸收系数按公式（A.1）计算。 α ┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉(A.1) 式中： α——吸收系数，单位为分贝每米（dB/m）； T——光功率差，单位为分贝（dB）； l1——光纤长度，单位为米（m）； l0——光纤截断处距离输入端的长度，单位为米（m）。

物质的衰减系数测量

物质的衰减系数测量实验报告物理081班任希08180123 摘要：在本实验中，我们了解了影响物质射线衰减系数大小的因素，利用CT教学实验仪，最终通过最小二乘法拟合曲线测量γ射线能量为0.662MeV时钢的衰减系数，由原理可知曲线的斜率就是衰减系数。关键字：γ射线、衰减系数、最小二乘法拟合引言： γ射线是原子衰变裂解时放出的射线之一。此种电磁波波长极短，穿透力很强，又携带高能量。1900年由法国科学家P.V.维拉德（Paul Ulrich Villard）发现，将含镭的氯化钡通过阴极射线，从照片记录上看到辐射穿过0.2毫米的铅箔，拉塞福称这一贯穿力非常强的辐射为γ射线，是继α、β射线后发现的第三种原子核射线。1913年，γ射线被证实为是电磁波，由原子核内部自受激态至基态时所放出来的，γ跃迁可定义为一个核由激发态到较低的激发态、而原子序数Z和质数A均保持不变的退激发过程。范围波长为0.1 埃，和X射线极为相似，但具有比X射线还要强的穿透能力。γ射线通过物质并与原子相互作用时会产生光电效应、康普顿效应和正负电子对效应。γ射线是光子，光子会与被束缚在原子中的电子、自由电子、库伦场、核子等带电体发生相互作用。不同能量的γ射线与物质的相互作用效果不同，为了有效地屏蔽γ辐射，需要根据物质对γ射线的吸收规律来选择合适的材料及厚度，反之，利用物质对γ射线的吸收规律可以进行探伤及测厚等。因此研究不同物质对γ射线的吸收规律的现实意义非常巨大，如在核技术的应用与辐射防护设计和材料科学等许多领域都有应用。医学：γ射线成像是一种实用技术，能帮助医生诊断疾患，如癌症等。工业：γ射线料位计和探伤仪生物学：γ射线人工诱导植物及微生物基因突变，筛选对人类有价值的新品种。军事：在尽可能小地破坏建筑的情况下，造成生命体无法愈合的损害甚至杀死生命体。 γ光子在每一次相互作用中都会损失一部分或全部能量，因此，当γ射线通过物质时，原射线强度会逐渐减弱。本次实验中我们将要测量物质的衰减系数。

测量超声波在空气中的损耗系数

测量超声波在空气中的损耗系数冯军勤（广东工业大学实验教学部广州 510006）摘要：本文在原有的超声波实验基础之上，增加了测量超声波的损耗系数；研究了超声波频率与损耗系数之间的关系，丰富了大学物理实验教学内容，拓展了学生视野。关键词：超声波；损耗系数；最小二乘法 1. 引言超声波在日常生活中应用极为广泛，比如超声波测距，无损检测等。而在大学物理实验中，声学实验题目较少，一般大学物理实验声学部分只开设了超声波在空气中的传播速度测定，而这个原理比较简单，操作相对容易一些，导致实验内容在固定的课时内不饱满[1]；鉴于以上原因，在使用仪器不变的情况下，分别增加了测量超声波的损耗系数，以及测量超声波频率与损耗系数之间关系的实验内容，丰富了大学物理实验内容，拓展学生视野。 2.实验原理超声波发射器当它被超声信号源的电信号激励后由于逆压电效应发生受迫振动，振动频率与电信号激励频率相同，并向周围空气定向发出一近似平面波。超声接收转能器，它受迫振动后产生压电效应输出电信号，电信号的频率与超声波的振动频率相同。当发射换能器和接收换能器两个端面互相平行时，超声波和回波在两个端面之间产生干涉，形成驻波。超声波和回波干涉以后合成以后，其合成波振幅为[2]： [ ] 2 102) 2(22 20) (2cos Re 20 0x x k e R e A A i x x x x i i i -++=-ααα （1）其中ɑ超声波在空气介质中的损耗系数，R 为接收换能器的反射系数，x i 为超声波传播的距离，x 0为回波的反射点，A i 为反射点回波振幅，A 0为超声波发射波振幅，k 为波矢；由于接受信号在接收换能器端面处，回波反射点始终满足x 0＝x i ；所以（1）就可以写为： i x i e R A A α)1(0+= （2）只要记录一组振幅与传播距离之间的关系就课测量损耗系数和反射系数；采用降阶的方法，对（2）两边取对数就可以得到： i i x R A A α++=)1ln(ln （3）可以通过标准的直线方程斜率和截距求得损耗系数。 3.测量损耗系数在实验过程中，观测振幅使用的是示波器，振幅的幅度大小可以用幅度电压来表

吸收系数的测定

吸收系数的测定一、实训目的 1、了解填料吸收装置的基本流程及设备结构； 2、掌握吸收系数的测定方法； 3、了解空塔气速和喷淋密度对总吸收系数的影响； 4、了解气体空塔流速与压强降的关系。二、基本原理根据传质速率方程： m Y A Y K N ?= 即； m Y A Y F K F N G ?== 所以； m Y Y F G K ?= 通过实验分别测定和计算（单位时间吸收的组分量）、（气液两相接触面积）、（平均传质推动力）的值，便可代入上式计算得吸收系数的值。 1、单位时间吸收的组分量G （Kmol/h ） )(21Y Y V G -= 上式中：V(惰性气体流量)用空气转子流量计来测定；Y 1(进塔气体组成)可通过测定进塔时氨及空气流量来计算得到；Y 2(出塔气体组成)采用化学法进行尾气分析测定和计算得到。 2、气液两相接触面积F(m 2) z D a aV F ?? ==24 π 上式中：V —填料的总体积(m 3 ) Z —填料层高度(m) D —吸收塔的内径(m) a —有效比表面积(m 2/m 3) η /t a a = 式中：a t —干填料的比表面积(m 2/m 3) η—填料的表面效率，可根据最小润湿分率查图表（参看教材）最小润湿分率=规定的最小润湿率操作的润湿率式中：填料的最小润湿分率=0.08m 3/m 2.h(规定的最少润湿率) 操作的润湿率=W/a t (m 3/m 2.h) 式中：W —喷淋密度，每小时每平方米塔截面上的喷淋的液体量。（塔截面积）（水的体积流量）水Ω= V W 3、平均传质推动力 m Y ? 本实验的吸收过程处于平衡线是直线的情况下，所以可用对数平均推动力法计算 m Y ?。

超声波衰减系数的测量-讲义及数据

（3）合成波各点均作简谐振动，其振幅分布为： () ()1 2 00 2222002Re cos 2x x x x A A e R e k x x ααα---??=++-?? （4）如果利用超声波接收器作反射面，则超声波接收器收到的合成波振幅为: ()01x A A R e α-=+ (5) 因为超声波发生器和接收器是由同一材料制成，所以有： 00 A U A U =（6）其中0U 是信号发生器输出电压数值，U 是示波器显示电压数值。设超声波接收器在任意波峰位置处i x 时，示波器显示电压数值为i U ，则 ()()0ln ln 1A A R x α=+-（7）令 ()()00ln ln i U A A U y ==（8） ()ln 1b R =+（9）则（7）式可以写成： y b x α=-（10）利用直线拟合方法，可以测量超声波在介质中的衰减系数。三、实验过程：

声波衰减国内外研究动态

3 1945 年，美国国家水下声学研究所的Foldy [20] 在忽略了气泡空间分布相关性的基础上，理论上研究了气泡散射对声波传播的影响。Calflisch [21][22] 等人在1985 年给出了气泡非线性振动的数学模型，并对方程的有效范围及特性给出了精确的描述。1985 年，Rubinstein [23] 等人将气泡间的相互作用计入声传播方程中，与Foldy 理论相对照，声速数值有所升高。朱哲民 [24] 等于1991 年测量了气泡处于共振状态时，含气泡水中的强二次谐波声压，并估计了混合物的等效非线性声参量。1992 年Ruffa [25] 用三维有限元方法，探讨当气泡周期性分布时，平面声波的声场特性，得到了含气泡区域内的有效声速及声衰减。1996 年，Feuillade [26] 将气泡的半径分布及所处的位置等因素计入了声传播方程，讨论了声速及衰减系数。1998 年，李福新[27] 等在计入了气泡声吸收作用的同时，讨论了气泡空间分布的相关性对含气泡水介质中声传播特性的影响。1999 年，高永慧 [28] 等利用超声检测中的穿透法等，测量了气水混相介质中的声速比值和声透射损失。1999 年赵晓亮 [29] 等人针对实际气泡尺寸总是存在一定分布的事实，发展了一系列计算声波在含气泡水中的声传播特性和该介质非线性参数的解析公式，同时，研究了声波在含气泡水中传播的声速及声衰减等特性。2002 年，田宗漠 [30] 在传统体积分数的理论基础上，考虑了气泡间的相互作用，再次推出了适用于任意体积分数的含气泡液体内的声波方程式，求出了声波通过气泡幕的穿透系数及反射系数，实验结果与理论计算一致。2004 年，Ichihara [31] 等人研究了声波在高粘度(>10 5 Pas)的两相介质中的传播，并以硅树脂和糖浆为例进行了实验研究。从以上液固、液气两相流介质内声传播的研究动态，可以看出液固、液气两相

一种同时具有声波调向和衰减功能的声学超表面

V ol 38No.Z1 Apr.2018 噪声与振动控制NOISE AND VIBRATION CONTROL 第38卷第Z1期2018年4月文章编号：1006-1355(2018)Z1-0215-04 一种同时具有声波调向和衰减功能的声学超表面程宝柱，高南沙，侯宏，赵江坤（西北工业大学航海学院，西安710072）摘要：在具有声波调向功能的分层介质声学超表面中引入刚性结构，基于等效介质理论，用卷曲迷宫替代不同介质，设计出在空气中同时实现调向和声衰减的声学超表面，调向范围从30°到50°，声衰减超过40%；结合分层介质理论和等效介质理论，设计一种基于卷曲迷宫的任意水下声学超表面结构，并通过理论计算和仿真分析验证该结构的效果，研究可用于设计同时具有低频、可调向、声衰减的刚性水下声学超表面。关键词：声学；声波调向；分层介质；等效介质；卷曲迷宫；声衰减中图分类号：O422.4；TB564 文献标志码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-1355.2018.Z1.045 An Acoustic Metasurface with Simultaneous Acoustic Modulation and Attenuation CHENG Baozhu ,GAO Nansha ,HOU Hong ,ZHAO Jiangkun (School of Marine Science and Technology,Northwestern Polytechnical University, Xi ’an 710072,China ) Abstract :A rigid structure was introduced into the acoustic metasurface of layered medium with acoustic modulation function.Employing the theory of equivalent medium and replacing different media by curly labyrinth,an acoustic metasurface was designed to achieve simultaneous acoustic modulation and attenuation in the air.The adjustable range was from 30°to 50°,and the sound attenuation was above 40%.The theories of layered medium and equivalent medium were combined to design an arbitrary underwater acoustic metasurface structure based on a curly labyrinth.Theoretical calculation and simulation analysis were done to verify the effect of this structure.This study can be used to design rigid underwater acoustic metasurfaces with low frequency,adjustable direction and sound attenuation. Keywords :acoustics;direction modulation of acoustic wave;layered medium;equivalent medium;curly labyrinth;sound attenuation 传统声学结构基本由均质材料制作而成，其声学特性一般取决于其自身的物理特性。早期在电磁超材料的研究中，人们就发现了负磁导率和负介电常数的存在[1–2]，随后在光子晶体研究中发现了负折射率等[3]。类比于电磁超材料和光子晶体，在声学领域中，周期性分布的人工微结构同样可以表现出传统声学材料所不具备的非凡性能，例如高透射特性可实现声波无损聚焦[4]，低反射和高吸收特性可用于收稿日期：2018-03-15 基金项目：国家自然科学基金青年资助项目（11703314）作者简介：程宝柱（1991-），男，安徽省安庆市人，博士生，主要研究方向为声学超表面理论研究及应用。通信作者：高南沙，男，讲师。 E-mail:gaonansha@https://www.360docs.net/doc/205404878.html, 声波吸收，负折射特性可以实现声波调向和高分辨率声全息成像[5–6]，除此之外，声学超表面还可以实现声隐身、声学超透镜和声学隧道等功能[7–8]。目前大部分研究都是在亚波长尺寸下针对空气中声波吸收、隔离和调控的超表面，本文在分层介质超表面中引入卷曲迷宫结构，基于等效介质和阻抗匹配理论，设计了一种设计任意低频、可调向、高衰减和强稳定性水下声学超表面，并通过理论和仿真进行了验证。 1模型引入 1.1基于阻抗匹配的分层介质模型假设超表面由3种介质填充的狭缝周期性嵌入刚性薄板形成，薄板之间有m 个穿透性狭缝，刚性薄