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文档简介

声学检测技术声学检测技术

2.5超声场的特征值超声场的概念

存在超声波的空间超声场具有一定的空间大小和形状

第二章超声检测的物理基础

一、声压介质中有声波扰动时，质点产生振动,有位移、速度等矢量，是时间和空间位置的函数；由于声波的扰动，压强、密度等标量，会随时间和空间变化。声压容易测量、是标量，处理比较简单，是声学中最常用的物理量。

介质中没有声波时的压强为有声波扰动时的压强为

逾压：

第五节超声场的特征值

通常所说的声压是逾压。在大多数情况下，声压在一段时间内按照时间的正弦函数变化。声压的幅值瞬时声压：声场中某一瞬时的声压值峰值声压：在一定时间内的最大瞬时声压有效声压：在一定时间内，瞬时声压对时间取均方根

第五节超声场的特征值

用电子仪器测量的是有效声压声压的大小反映了声波的强弱，单位：帕

人耳的听阈：1000Hz时的觉察声压微风轻轻吹动树叶的声音在房间中的高声谈话（相距1m）交响乐队演奏（相距5－10m）飞机发动机的声音

第五节超声场的特征值

二、声阻抗率与媒质的特性阻抗

声阻抗率：声场中某位置的声压与该位置的质点速度的比值。声阻抗率是表征介质声学性质的重要物理量。声场中某位置的声阻抗率可能是复数，反映了能量的损耗。声阻抗率的单位：

第五节超声场的特征值

介质的特征阻抗

的值对于介质来说，是一定的，称为介质的特征阻抗或特性阻抗。

1.对平面波而言

声阻抗率在数值上等于介质的特征阻抗。在平面声场中，各位置的声阻抗率数值上都相同，为实数，表明在平面声场中各位置都无能量的储存，能量完全传播出去了。平面波的传播特性：平面声波处处与介质的特性阻抗相匹配。

第五节超声场的特征值

2.对于球面波远大于1时，在超声场的远场，特性阻抗具有声阻抗率的量纲，它的数值对声传播的影响比起或单独的作用还要大，在声学中具有特殊的地位。

第五节超声场的特征值

三、声场中的能量关系

1.声能量和声能量密度

声波在介质中传播，使原来静止的介质得到能量，扰动传走，声能量也跟着转移，声波的过程实质上是声振动能量的传播过程。由于声扰动，体积元得到的动能为压强由变为得到的势能为

第五节超声场的特征值

体积元内总的声能量为单位体积内的声能量称为声能量密度对于平面波：

第五节超声场的特征值

体积元内声能量的瞬时值结论：

平面声场中任何位置上动能和势能的变化是同相位的，总能量随时间由0变到最大值，是动能或势能的两倍，这种规律表明：能量不是储存在系统中，而是具有传递特性，这是行波的一个特征。

第五节超声场的特征值

对一个周期取平均，有平均声能

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