超声波衰减规律
超声波衰减
时，实验记录到两组波脉冲——快波组和
慢波组，其中快波组包括快速层中的纵波脉冲及其产生的三种头波，慢波组
包括慢速层中的纵波脉冲及其产生的两种头波。诸国桢先生也用动态光弹法
对声波在流体饱和多孔介质及其与流体、固体介质界面的反射与折射
【19】
进
行了实验观察。用阴影法
【20】
记录了低频超声脉冲受埋在沙中圆柱体、类圆
4.3应力作用下声场的实验观测...................................34
第五章井间地震管波的实验观测......................................38
5.1引言.......................................................38
速度慢，声速和只与介质的参数有关，不依赖于声波的频率。对于平面
波，由
c
c
s
c
cs
c >c
c
c
s
c
c
c
s
c
ϕ标志的波通常称为纵波，由ψ标志的波通常称为横波，后面我们所
要讨论的声波即为平面波。
ρ
2
2
λ+
c
c=
μ
(2-8)
2
ρ
μ
=
s
c
4第一章绪论
1.1引言
超声波具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为
第四章固体和液体中的声场及其分析..................................25
4.1横波速度测量...............................................25
超声波在不同介质中的传播速度及损耗系数测量-声学论文-物理论文
超声波在不同介质中的传播速度及损耗系数测量-声学论文-物理论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——超声波是一种在弹性介质中传播的机械波，由于其具有波长短、传播方向性好等优点，在大学物理的声速测量实验中一般选择超声波段的声波进行测量。
超声波由于其频率高、功率大、穿透能力强、信息携带量大等特点，已广泛应用于工业、农业、生物医学以及科学研究等领域，如超声波测距和定位、超声波无损检测、超声波清洗等。
描述声波的物理量有波长、频率、传播速度、强度等，对这些量的测量是声学技术的重要内容，声速的测量在声波测距、定位和无损检测中有着广泛的应用。
声速测量实验属于大学物理实验中的基础性实验，一般仅开设超声波在空气中传播速度的测量，该部分原理简单，导致实验内容不饱满，因此，根据仪器特点，可将声速测量实验改造为超声波专题设计综合实验，增设一些设计性实验内容。
测量超声波在不同介质中的传播速度;研究同一介质中随发射和接收端距离变化，接收端振幅的变化规律;计算不同介质中超声波的损耗系数等。
对于实验数据的处理要求学生使用Origin、Matlab 等软件辅助完成，在学习物理内容的同时，熟练掌握常用数据处理软件的使用，不断挖掘学生学习的积极主动性，培养学生的创新意识和能力。
1 实验原理超声波传播速度常用的测量方法有共振干涉法、相位法、反射回波法等，本文采用共振干涉法研究不同介质中超声波的传播特性。
共振干涉法又称驻波法，实验装置如图 1 所示，由示波器、声速测量仪和信号发生器组成，S1和S2为压电陶瓷换能器，利用压电效应实现声压和电压之间的相互转换。
在信号发生器产生的交变电压作用下，使发射端S1产生机械振动，将激发的超声波经介质传播到接收端S2，若接收面与发射面平行，声波在接收面处就会被垂直反射，当接收端与发射端距离恰好等于半波长的整数倍时，两波叠加后形成驻波，当信号发生器的激励频率等于压电陶瓷换能器的固有频率时，会产生驻波共振。
超声波探伤的物理基础——(第八节超声波的衰减)
第一章 超声波探伤的物理基础第八节 超声波的衰减超声波在介质中传播时，随着传播距离的增加，其声能量逐渐减弱的现象叫做超声波的衰减。
在均匀介质中，超声波的衰减与传播距离之间有一定的比例关系，而不均匀介质散射引来的衰减情况就比较复杂。
一、产生衰减的原因凡影响介质质点振动的因素均能引起衰减。
从理论上讲，产生衰减的原因主要有以下三个方面：1. 由声束扩散引起的衰减超声波传播时，随着传播距离的增大，非平面波声束不断扩散，声束截面增大，因此，单位面积上的声能(或声压)大为下降，这种扩散衰减与传播波形和传播距离有关，而与传播介质无关。
对于球面波，声强与传播距离的平方成反比，即2X 1I α，声压与传播距离成反比，即X1P α。
对于柱面波，声强与传播距离成反比，声压与传播距离的平方根成反比，即X 1P α。
对于平面波，声强，声压不随传播距离的变化而变化，不存在扩散衰减。
当波形确定后，扩散衰减只与超声波传播距离(声程)有关。
扩散衰减是造成不同声程上相同形状和尺寸反射体回波高度不等的原因之一，这在声压方程中已经解决。
2. 由散射引起的衰减超声波传播过程中遇到不同声阻抗的介质所组成的界面时，会产生散乱反射，声能分散，造成散射衰减。
固体中尤以多晶体金属的非均匀性(如杂质、粗晶、内应力、第二相等)引起的散射衰减最为明显。
多晶体晶界会引起超声波的反射和折射，甚至伴有波型转换，这种散射也可称作瑞利散射。
散射衰减随超声波频率的增高而增大，且横波引起的衰减大于纵波。
3. 由吸收引起的衰减质点离开自己的平衡位置产生振动时，必须克服介质质点间的粘滞力(和内摩擦力)而做功，从而造成声能损耗，这部分损耗的声能也将转换成热能。
在超声波传播过程中，这种由于介质的粘滞吸收而将声能转换成热能，从而使声能减少的现象称为粘滞吸收衰减。
在超声波探伤中它并不占主要地位。
二、衰减规律和衰减系数超声波在不同介质中的衰减情况常用衰减系数加以定量表示。
超声波传播过程中的衰减规律与其波形有关。
超声二级复习题
超声检测Ⅱ级人员复习资料一、是非题：（共42题）1.测长法通常用于测定小于声束截面的缺陷指示长度。
2.在横波斜角探伤中，为在试件中获得纯横波，要求声波入射角大于第一临界角小于第二临界角。
3.横波与表面波均不能在水中传播。
4.探伤灵敏度的高低由探伤人员决定。
5.用试块法调整探伤灵敏度时，为避免修正值，应采用标准试块。
6.表征介质声学特性的材质衰减，主要是由介质密度过大所引起。
7.同种固体材料中，在给定频率下产生波长最短的波动型式是表面波。
8.探伤时的回波波形的正确读法是：高度读最大值，位置读高度为最大值处的时间轴刻度。
9.检验近表面缺陷时，最好采用联合双晶探头。
10.超声波探伤中，产生高电压脉训的激发探头工作的电路单元叫做接收器。
11.球面波在无限大的介质中传播时，声压与传播距离成反比。
12.用ⅡW试块测定的探头K值，在对不同声速的介质探伤时，其值不变。
13.声波从一种介质进入另一种介质后，其传播方向与两介质的声速和声阻抗都有关。
14. A型显示脉冲超声波探伤荧光屏上显示的回波幅度与回波的声压成正比。
15. 影响缺陷定位精度的主要仪器指标是水平线性。
16.超声波探头发出的声波频率主要由晶片的厚度决定。
17.从各个方面都能探测到的缺陷形状是点状缺陷。
18.ⅡW试块的主要用途是测试探伤仪和探头的性能。
19.探头K值一经测定，在对不同声速的介质探伤时，其值不变。
20.焊缝探伤时，选择折射角的主要依据是工件的厚度。
21.超声波探头发出的声波频率主要是探伤仪的发射电压决定。
22.声压与声强成正比。
23.频率越高，则绕射现象越严重。
24.平行声束入射到凹面上时，反射波要发散。
25.动态范围差的仪器，垂直线性也差。
26.斜探头向工件中国辐射的横波是基于电压效应由PZT晶片直接激发出来的。
27.距离分辨力与声波的脉冲宽度有关。
28.反射角恒等于入射角。
29.声波从一种介质进入另一介质后，其传播方向与两介质的声速有关。
超声波衰减方程
超声波衰减方程：理解声波在介质中的衰减现象
超声波衰减方程是描述超声波在介质中传播时，其振幅随距离增加而减少的数学模型。
超声波衰减是由于声波在传播过程中受到介质内部各种因素的影响，如散射、吸收和扩散等，导致声波能量逐渐减小。
理解超声波衰减方程对于声波的传播、探测和应用具有重要意义。
超声波衰减方程的一般形式为：A(x) = A₀e^(-αx)，其中A(x)表示在距离声源x处的声波振幅，A₀为声源处的振幅，α为衰减系数，表示声波振幅随距离衰减的速度。
衰减系数α与介质的性质、频率和温度等因素密切相关。
衰减系数α是超声波衰减方程中的关键参数。
它的大小反映了声波在介质中的衰减程度。
衰减系数α越大，表示声波衰减越快；反之，衰减系数α越小，表示声波衰减越慢。
衰减系数α与介质的声阻抗、声波频率以及介质中的散射和吸收等因素有关。
在实际应用中，超声波衰减方程对于声波探测、成像和治疗等方面具有重要意义。
例如，在医学超声成像中，通过测量超声波在人体组织中的衰减程度，可以推断出组织的声阻抗、密度等物理性质，进而得到组织的结构和病变信息。
此外，在声波通信、无损检测和材料科学等领域，超声波衰减方程也发挥着重要作用。
总之，超声波衰减方程是描述声波在介质中衰减现象的重要数学模型。
通过研究和应用该方程，我们可以更好地理解和利用超声波在各个领域的应用，为科学研究和工程实践提供有力支持。
超声波特性
2．1 超声波的定义波是由某一点开始的扰动所引起的，并按预定的方式传播或传输到其他点上。
声波是一种弹性机械波。
人们所感觉到的声音是机械波传到人耳引起耳膜振动的反应，能引起人们听觉的机械波频率在20Hz~20KHz ，超声波是频率大于20KHz 的机械波。
在超声波测距系统中，用脉冲激励超声波探头的压电晶片，使其产生机械振动，这种振动在与其接触的介质中传播，便形成了超声波。
2．2超声波的物理特性当声波从一种介质传播到另一种介质时，在两介质的分界面上，一部分能量反射回原介质，称为反射波；另一部分能量透射过分界面，在另一个介质内部继续传播，称为折射波，如图2．1所示，图中L 为入射波，S ₁为反射横波，L ₁为反射纵波，L ₂为折射纵波，S ₂为折射横波。
L图2．1超声波的反射、折射及其波形转换这些物理现象均遵守反射定律、折射定律。
除了有纵波的反射波折射波以外，还有横波的反射和折射。
因为声波是借助于传播介质中的质点运动而传播的，其传播方向与其振动方向一致，所以空气中的声波属于纵向振动的弹性机械波。
在理想介质中，超声波的波动方程描述方法与电磁波是类似的。
描述简谐声波向X 正方向传播的质点位移运动可表示为：()cos()A A x t kx ω=+ （2.1）0()ax A x A e -= （2.2）式中，()A x 为振幅即质点的位移，0A 为常数，ω为角频率，t 为时间，x 为传播距离，2/k πλ=为波数，λ为波长，α为衰减系数。
衰减系数与声波所在介质和频率关系：2af α= （2.3）式(2．3)中，a 为介质常数，f 为振动频率。
2．2．1超声波的衰减从理论上讲，超声波衰减主要有三个方面：(1) 由声速扩展引起的衰减在声波的传播过程中，随着传播距离的增大，非平面声波的声速不断扩展增大，因此单位面积上的声压随距离的增大而减弱，这种衰减称为扩散衰减。
(2) 由散射引起的衰减由于实际材料不可能是绝对均匀的，例如材料中外来杂质金属中的第二相析出、晶粒的任意取向等均会导致整个材料声特性阻抗不均，从而引起声的散射。
不同组织超声衰减规律
不同组织超声衰减规律超声波听起来就像是科幻片里的高科技武器，光是名字就让人感觉好厉害对吧？实际上，它的工作原理并没有那么神秘，反倒是挺简单的。
就像我们日常用的那种测距仪，超声波就是通过一种我们听不到的高频声音，传入身体里去“探路”。
不同组织在超声波面前的表现呢，就像是每个人都有自己的个性。
说白了，它们对超声波的反应各不相同，这就是“超声衰减规律”的由来。
首先啊，大家可以想象一下，超声波就像是咱们站在池塘边扔石子，石子飞进去，激起一圈圈的水波纹。
每个组织就好比池塘里的不同地方，水的深浅、泥土的软硬都会影响这些波纹传播的速度和远度。
就拿咱们人体来说，脂肪跟肌肉对超声波的反应就完全不一样。
脂肪比较“懒”，它能吸收更多的超声波，传播的效果差点，就像是你扔个石子到沙滩上，石子几乎没什么反弹。
而肌肉就不一样了，肌肉里的水分多，超声波进去后能弹回来更多，反射得更厉害，简直像是石子扔到水面上，激起一片波涛汹涌。
再说骨骼吧，这玩意儿就像超声波的“敌人”。
如果超声波是一支勇猛的军队，骨头简直是那个挡路的大山，一下子就把它们给挡住了。
你想，骨骼这么密集坚硬，超声波压根就没办法顺利穿过。
超声波在碰到骨头时会迅速衰减掉，直接消失得无影无踪。
这也是为什么做超声检查时，医生常常要避开骨骼区域，利用软组织进行诊断，因为骨头太硬，啥也看不见。
对了，别以为只有这些组织会对超声波有反应。
空气和液体也有自己的“演出”。
空气呢，大家都知道，密度低、分子散，所以超声波在空气中的传播速度超慢，几乎什么都看不见。
而液体就比较“通情达理”，它们的密度适中，超声波穿透起来就比较轻松，跟脂肪差不多，可以顺畅地传递信息。
我们体内的血液、淋巴液这些液体组织，也都对超声波的传播有着一定的影响。
有时候医生检查的时候，会看到一些液体区域的衰减效果很明显，那就是因为超声波在液体中传播得比较轻松，波形反射出来的效果就特别清晰。
要说“衰减规律”，其实就像天气预报一样，知道不同组织的“性格”，就能预测超声波会如何与它们互动。
超声波物理医学宣教
在界面上法向速度连续，即质点的振动速度在垂直界面的分量相等。 在临床上检测的就是反射回声即反射波，它携带了体内脏器轮廓、包膜、大小、 壁厚、长度等信息。如B超的断面成像原理
1、反射系数。超声在不同介质中反射能量的资料大仅供参小考,可不当之由处，反请联射系改系正。数来衡量。设声压反射系数为rp 由声压连续性可知：pi+pr=pt 其中，pi为入射声压，pr为反射声压，pt为透射声压。由声速、声压、声 阻抗的关系可知：
人体组织的声阻抗可分为三类：低声阻的气体或充气组织。如：肺部组织
中等声阻抗的液体和软组织。如：肌肉
高声阻抗的矿物组织。如骨骼。
声阻抗相差1%的组织都能得到回声波而被测量和诊断。 5、声强级和声压级 由于人耳对声音强度的感知范围巨大，比较两个不同声强的声波时就带来不便。 研究发现，人耳对声强的感知与声强的对数成一定的比例关系。所以在声学中常用声强比的对数来比较 两个声音的大小。以1000Hz的声音为标准，声强级定义为：LI=10lgI/I0(dB) ,其中I0为基准声强，取 I0=10-12W.m-2。声强级的单位是贝尔（B）或分贝（dB），1贝尔=10分贝。 声压级 声压级定义为：LP=20lgp/p0 因为声强正比于声压的平方所以，LI=Lp,二者在数值上相等。只是表现形式不同。 临床常常使用声强级来表示仪器探测的灵敏度。设仪器的灵敏度为H，则H=10lgI1/I2 其中，I1为探头发出的始波声音强度，I2为仪器可以探测的最小声音强度。H又可表达为： H=20lgU1/U2 或 H=20lgA1/A2 U1 U2分别表示输入、输出电压；A1 A2为相应的声压信号幅值。 H又称为仪器的增益。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
B
2
超声波的衰减
声波在介质中传播时，随着传播距离的增加， 能量逐渐衰减，其衰减的程度与声波的扩散、散射 及吸收等因素有关。其声压
式中：Px、Ix——距声源x处的声压和声强； x——声波与声源间的距离；
a——衰减系数，单位为Np/cm(奈培/厘米)。
B
1
声波在介质中传播时，能量的衰减决定于声波 的扩散、散射和吸收。在理想介质中，声波的衰减 仅来自于声波的扩散，即随声波传播距离增加而引 起声能的减弱。散射衰减是指超声波在介质中传播 时，固体介质中的颗粒界面或流体介质中的悬浮粒 子使声波产生散射，其中一部分声能不再沿原来传 播方向运动，而形成散射。散射衰减与散射粒子的 形状、尺寸、数量、介质的性质和散射粒子的性质 有关。吸收衰减是由于介质粘滞性，使超声波波介 质中传播时造成质点间的内摩擦，从面使一部分声 能转换为热能，通过热传导进行热交换，导致声能 的损耗。