声波衰减系数的测定
超声衰减系数定义
超声衰减系数定义
超声衰减系数是指超声波在介质中传播过程中衰减的程度，可用来描述超声波
在介质中传播时受到的能量损失。
超声波在介质中传播时，会遇到各种因素导致能量的损失，包括散射、吸收、
衍射和反射等。
超声衰减系数是一种衡量超声波传播过程中能量损失的物理量。
超声衰减系数通常用符号α来表示，其单位为dB/cm或Np/m（负号表示波能
递减）。
它的定义为单位长度介质中超声波功率递减的比例，即单位长度中传输的平均能量损失。
超声衰减系数的计算可以通过实验测量获得。
一种常见的测量方法是通过比较
入射超声波和透射超声波的幅度差异来确定衰减系数。
在实验中，可以使用超声传感器将入射波和透射波的信号进行检测和记录，并计算幅度的差异。
超声衰减系数在医学、工程和材料科学等领域具有广泛的应用。
在医学诊断中，超声衰减系数可以用来评估组织的病理变化。
在材料科学中，超声衰减系数可以用来研究材料的结构和性质。
在工程领域，超声衰减系数可以用来优化声波传播系统的设计。
总之，超声衰减系数是描述超声波传播过程中能量损失的物理量，它的计算可
以通过实验测量获得，具有广泛的应用价值。
hu 衰减系数
hu 衰减系数
（最新版）
目录
1.衰减系数的定义
2.衰减系数的应用
3.衰减系数的计算方法
4.衰减系数的实际应用案例
正文
衰减系数（Attenuation Coefficient）是一个在声学、光学、无线通信等领域中使用的概念，它表示了波在传播过程中强度减弱的程度。
衰减系数通常用 dB/m 或者 dB/km 来表示，它反映了波在传播单位距离时强度减少的分贝数。
衰减系数在许多领域都有广泛的应用。
例如，在无线通信中，信号的强度会随着距离的增加而减弱，衰减系数就是用来描述这种减弱程度的。
在声学中，衰减系数可以描述声波在空气中传播时强度的减弱情况。
在光学中，衰减系数可以描述光在介质中传播时强度的减弱情况。
衰减系数的计算方法是通过公式进行的。
在无线通信中，衰减系数的计算公式为：衰减系数（dB）= 10 * log10 (接收信号强度 / 发射信号强度)。
在声学和光学中，衰减系数的计算公式比较复杂，需要考虑波的频率、传播距离、介质的性质等因素。
衰减系数的实际应用案例包括无线通信、声学设计、光学设计等领域。
例如，在无线通信中，通过计算衰减系数，可以确定信号传输的最远距离，从而保证通信的质量。
在声学设计中，通过计算衰减系数，可以确定声波在空气中传播的最远距离，从而保证声音的清晰度。
在光学设计中，通过计算衰减系数，可以确定光在介质中传播的最远距离，从而保证图像的清晰度。
钢材料中声速与声衰减系数的测量
本文用脉冲透射插入取代法测量材料的声速和 声衰减系数。实验装置的示意图如图 １ 所示。
发射换能器发射一个脉冲， 插入样品前后分别
收稿日期： ２００７－０７－０６； 修回日期： ２００７－０９－０６ 基 金 项 目 ： 国 家 自 然 科 学 基 金 项 目 （ １０６７４０６６） 和 中 国 科 学 院 声 场 声
［ ５］ 冯若等． 超声手册． 南京大学出版社［ Ｍ］ ． １９９９： １０５－１０７． Ｆｅｎｇ Ｒ ｕｏｅｔ ａｌ． Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ ｍａｎｕａｌ［ Ｍ］ ． Ｐｒｅｓｓ ｏｆ Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， １９９９： １０５－１０７．
第 ２６ 卷第 ５ 期 ２００７ 年 １０ 月
声学技术 Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ
Ｖｏｌ．２６， Ｎｏ．５ Ｏｃｔ．， ２００７
钢材料中声速与声衰减系数的测量
尹 昌， 刘晓宙， 龚秀芬， 刘杰惠
（ 近代声学教育部重点实验室， 南京大学声学研究所， 南京 ２１００９３）
Ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ａｎｄ ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｓｔｅｅｌ
实验中用的是两个中心频率为 ４．５ＭＨｚ 的换能
器， 为了保证实验的准确性， 样品置于换能器的瑞利
距离之外。实验用水是除气的蒸馏水， 以防止气泡
在换能器表面的附着而对实验产生影响。
实验过程是用发射换能器发射一个脉冲， 声波
经过水中的传播和在样品中的衰减被接收换能器接
收， 通过示波器可以看到接收到的波形， 数据的采集
［ ３］ Ａ Ｂａｄｉｄｉ Ｂｏｕｄａ， Ｓ Ｌｅｂａｉｌｉ， Ａ Ｂｅｎｃｈａａｌａ． Ｇｒａｉｎ ｓｉｚｅ ｉｎｆｌｕ－ ｅｎｃｅ ｏｎ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｖｅｌｏｃｉｔｉｅｓ ａｎｄ ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ ［ Ｊ］ ． ＮＤＴ＆Ｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ， ２００３， ３６： １－５．
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 πλ=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 xx 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）OX 0X合成波各点均作简谐振动，其振幅分布为：()()12002222002Recos 2x x x xA A e R ek 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:()01xA 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：00A UA 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。
声衰减系数的计算
声衰减系数的计算
下面是声衰减系数的计算方法的一些常见例子：
1.等距离扩散衰减：
当声源到接收点的距离不变时，声衰减系数可以根据声压级的变化来
计算。
声衰减系数的计算公式如下：
L2 = L1 - 20log10(r2/r1)
其中，L1和L2分别表示声源到接收点的初始声压级和扩散后的声压级，r1和r2表示声源到接收点的初始距离和扩散后的距离。
2.自由空间传播衰减：
自由空间传播是指在没有障碍物的情况下声音的传播。
在自由空间中，声衰减系数可以根据声源到接收点的距离和声源的频率来计算。
计算公式
如下：
L = 20log10(r) + 20log10(f) + 11
其中，L表示声衰减系数，r表示声源到接收点的距离，f表示声源
的频率。
3.多次反射衰减：
当声音在传播过程中遇到多个反射面时，会发生多次反射衰减。
多次
反射衰减可以通过统计反射次数和反射损失来计算声衰减系数。
具体的计
算方法较为复杂，需要使用射线追踪或其他声学模拟方法进行计算。
4.材料吸声系数衰减：
材料的吸声性能会影响声音的衰减程度。
根据材料的吸声系数可以计算材料的声衰减系数。
吸声系数是一个0到1之间的数值，表示材料对声波的吸收能力。
吸声系数越高，声波的衰减越大。
以上只是声衰减系数计算的一些常见方法和例子，实际的计算方法还可能涉及其他因素，如传播介质的特性、温度、湿度等。
在实际应用中，根据具体情况选择相应的计算方法，进行准确的声衰减系数计算。
声波在空气中的衰减系数
声波在空气中的衰减系数《探索声波在空气中的衰减系数》嗨，小伙伴们！今天咱们要一起去探索一个超级有趣的东西——声波在空气中的衰减系数。
你们可能会想，这是什么呀？听起来好复杂呢！其实呀，就像我们在操场上玩球，球在滚动的过程中会慢慢停下来一样，声波在空气中传播的时候，也会慢慢变弱，而这个让它变弱的程度就和衰减系数有关啦。
我有一次和我的好朋友小明一起做了个超级有趣的小实验，来感受声波的神奇呢。
我们找了一个小铃铛，这个小铃铛可漂亮啦，就像一个银色的小精灵。
当我们轻轻摇晃这个小铃铛的时候，它就会发出清脆的声音，“铃铃铃”的，那声音就像山间的小溪在流淌，清脆又好听。
我们站在离铃铛大概一米远的地方，能很清楚地听到铃铛的声音。
可是呀，当我们慢慢往后退，退到大概五米远的时候，就发现铃铛的声音变小了，也没有那么清脆了，就好像小铃铛的嗓子有点哑了一样。
这就是声波在传播过程中变弱了呢。
那这个声波在空气中的衰减系数到底是怎么回事呢？我就去问我的科学老师啦。
老师可厉害了，就像一本行走的百科全书。
老师说呀，声波在空气中传播的时候，会和空气里的好多东西“打交道”。
比如说空气里的小颗粒啦，就像一群调皮的小捣蛋鬼，它们会阻挡声波的前进，让声波的能量一点点地减少。
还有呀，空气分子自己也不是老老实实地待着的，它们就像一群在舞池里跳舞的小人，声波来了，它们就会把声波的能量给分散掉一些。
我又想啦，那这个衰减系数是不是一直都不变的呢？我和班上的学霸小红就这个问题讨论了起来。
小红说她觉得不是呢。
她举了个例子，就像我们在不同的天气出去玩一样。
如果是大晴天，空气里的水分比较少，那声波传播可能就比较顺畅，衰减系数就可能小一点。
可是要是下雾天呢，到处都是雾蒙蒙的，那些小水滴就像给空气穿上了一层厚厚的棉衣，声波在这层“棉衣”里钻来钻去的，肯定会消耗更多的能量，衰减系数就会变大啦。
我听了觉得好有道理呀，就像突然打开了一扇新的大门。
有一次，我在家里看电视，电视里在讲音乐会呢。
声波衰减系数的测量
值，并记下各自相应的峰峰电压值和接收பைடு நூலகம்能器位置，测量 20 组左右。
【实验数据】
次数 距离 峰值电 2lnUd （mm） 压（v）
1
84.060 2.62
1.93
2
88.532 2.24
1.61
3
93.528 2.48
1.82
200
250
由表达式知斜率 k=-0.0118 即声波衰减系数α=0.0118 【误差分析】 1、根据实验做出的散点图，发现图像的后面部分拟合效果最好。 2、在测量过程中，可能出现随着距离的增大，电压反而增加的情况。可能原因 是在移动过程中，信号源的发射频率发射了变化，应当将频率控制在压电转换器 的固有频率。 3、示波器的读数不稳定，在移动到适当位置时，应等示波器稳定后再读取峰值。 4、存在螺距误差，会影响位置数据的测量。 5、实验室噪音污染，使峰值电压测量不准确。
1.11
20 172.318 1.34
0.59
21 176.875 1.60
0.94
22 181.880 1.24
0.43
23 186.120 1.16
0.30
24 190.890 1.20
0.36
25 195.578 1.64
0.99
【数据处理】
2.5 2
1.5 1
0.5 0 0
50
100
150
0.99
13 139.789 2.00
1.39
次数 距离 峰值电 2lnUd （mm） 压（v）
14 144.470 1.50
0.81
15 149.168 1.90
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2lnU 8.1070 7.9481 7.7918 7.4369 7.2326 7.0992 7.2110 6.9809 6.9063 6. 15 16 17 18 19 20
峰值电压/v 31.6 30.4 29.2 26.0 24.4 24.0 23.2 22.8 24.0 22.4
3.衰减系数的确定 声压与电压关系 得 对其两边取对数则有：
（1）
式中为为衰减系数，可看出电压对数的两倍 测得 20 组电压数值，作如上处理。 （1） 式求得斜率即求得衰减系数 。 与衰减系数 成线性关系。
四．实验内容
1．调节信号源，示波器至最佳状态。示波器显示信号波形大小合适，位置居 中。 2、调节信号源频率，使其处于换能器共振频率附近，示波器观察到接收信号峰 值达到最大。 3、将接收换能器从偏左端往右移动，连续捕捉极大电压峰值，并记下该峰值电 压 和此时接收换能器所处位置 。连续记录 20 组数据。
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
峰值距离/mm 91.62 96.32 101.46 106.04 110.54 115.49 119.98 124.63 129.57 134.35
2lnU 6.9063 6.8289 6.7483 6.5161 6.3891 6.3561 6.2883 6.2535 6.3561 6.2181
即衰减系数
声波衰减系数的测定
一、实验目的
1、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。
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，
=0.1269 dB/mm
六．误差分析
（1）在发射换能器与接收换能器之间有可能不是严格的驻波场。 （2）示波器上判断极大值的位置不准确也会引入人为的和仪器的误差。 （3）调节超声波的谐振频率时出现误差。所调信号源频率并不与换能器完全共振。
原始数据：
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
Id I 0 e
式中 I 0 表示入射初始声强， I d 为深入媒质 距离处的声强， 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，
d
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.声压与电压关系
2
五．数据处理
实验次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
峰值电压/v 57.6 53.2 49.2 41.2 37.2 34.8 36.8 32.8 31.6 29.6
峰值距离/mm 45.26 50.13 54.07 59.78 63.32 68.24 72.55 77.46 82.18 87.06
2Z
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 gF 。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 kE ，比例系数 g 、 k 称为压电常数，它与材