南昌大学声波衰减系数的测定试做实验报告.pdf

班级：生物科学151 学号：5601115010 姓名：田宇琛 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 表示，单位为瓦。声功率 W 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， 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 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： I d I d I 0 e d 式中 表示入射初始声强， 为深入媒质 距离处的声强， 为衰减系数。 I 0 I d  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， 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 ，单位是帕斯卡。在自由声场中，声波传播方向上某点声强 与声压 、媒 P I P 介特性阻抗 存在如下关系： Z 2 P I 2Z 2.声压与电压关系 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 时，在极化方向上产生一定的电场强度 。它们之 F E 间有一简单的线性关系 。反之，当在压电材料的极化方向上加电场 时，材料 E gF E 的伸缩形变 与电场 也有线性关系 ，比例系数 、 称为压电常数，它与材 S E S kE g k 料性质有关。 由于 和 、 和 之间具有简单的线性关系，因此，能将正弦交流信号变成压 E F S E 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 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。 P kU 3. 衰减系数的确定 由声强与声压的关系: