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超聲波的傳播特性

發(fā)布時間：2020-05-26 02:36:34人氣：

超聲波
超聲波是一種廣泛存的機械波，它的傳播模式包括橫向振蕩及縱向振蕩兩種不同的形式，縱向振蕩波在工業(yè)中應用最為廣泛。與普通聲波相比創(chuàng)自振動頻率要高的多。超聲波能夠在各種形態(tài)的介質(zhì)中傳播，但是對于不同的介質(zhì)形態(tài)具有不同的傳播速度。超聲波也存在機械波的折射和反射現(xiàn)象，超聲波遇到運動物質(zhì)會發(fā)生多普勒效應，并且傳播過程中衰減很快。超聲波對液體、固體具有很大的穿透性，可以在不透光的情況下穿透數(shù)十米的深度。電致伸縮和磁致伸縮是兩類最主要的超聲波傳感器。電致伸縮超聲波傳感器功能上可以進一步劃分為兩種傳感器一種是發(fā)送傳感器，另一種是接收傳感器，從能量轉(zhuǎn)換的性質(zhì)上來講他還是是一種可逆的傳感器，可以實現(xiàn)將電能與超聲波的相互轉(zhuǎn)化。超聲波傳感器的檢測性能幾乎不受工作環(huán)境影響，而且對于被檢測物質(zhì)，不論其形態(tài)、材質(zhì)、色澤、狀態(tài)都能檢測。

超聲波穿過不同介質(zhì)時，會產(chǎn)生較大的衰減。這是由于聲特性阻抗不匹配，形成反射而造成。反射系數(shù)R既是衰減的大小，如下表所示：

媒介 特性阻抗 空氣      礦物油  聚苯乙烯 銅           鋼          鋁         
鋁 1.71 100 74 51 16 20 0
鋼 4.53 100 89 78 0.5 0 -
銅 3.93 100 88 75 0 - -
聚苯乙烯 0.28 100 14 0 - - -
礦物油 0.13 100 0 - - - -
空氣 0.00004 0 - - - - -
注：特性阻抗單位為ρv/10^6g/(s*cm^3)

由表可以看出界面衰減的大小取決于特性阻抗的差值，差值越大界面衰減也越大。因此超聲波從礦物油傳到銅板內(nèi)部的衰減要大于從聚苯乙烯中傳到銅板內(nèi)部的的衰減。一般檢測人員通過在變壓器外殼與傳感器間涂上凡士林縮小接觸的空氣氣隙來減小界面衰減，從而提高檢測系統(tǒng)的靈敏度。

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