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超聲波的傳播特性

發(fā)布時(shí)間：2020-05-26 02:36:34人氣：

超聲波
超聲波是一種廣泛存的機(jī)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(yīng)用最為廣泛。與普通聲波相比創(chuàng)自振動(dòng)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(duì)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(jī)械波的折射和反射現(xiàn)象，超聲波遇到運(yùn)動(dòng)物質(zhì)會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)，并且傳播過(guò)程中衰減很快。超聲波對(duì)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(lèi)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(jìn)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(lái)講他還是是一種可逆的傳感器，可以實(shí)現(xiàn)將電能與超聲波的相互轉(zhuǎn)化。超聲波傳感器的檢測(cè)性能幾乎不受工作環(huán)境影響，而且對(duì)于被檢測(cè)物質(zhì)，不論其形態(tài)、材質(zhì)、色澤、狀態(tài)都能檢測(cè)。

超聲波穿過(guò)不同介質(zhì)時(shí)，會(huì)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(cè)人員通過(guò)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(lái)減小界面衰減，從而提高檢測(cè)系統(tǒng)的靈敏度。

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