单一平界面的反射率和透射率薄层界面的反射率和透射率26超声波.PPT

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单一平界面的反射率和透射率薄层界面的反射率和透射率26超声波

Xi an Polytechnic University 常用固体、液体、气体中的声速 声压 声阻抗 声强 分贝 2.5 超声场的特征值 Xi an Polytechnic University 2.声压方程(对于平面波) 单位:Pa(1Pa=1N/m2) 1. 定义:超声场中某一点在某一瞬间所具有的压强P1,与没有 超声场存在时同一点的静态压强P0之差叫做该点的瞬 时声压,常用P表示,即: 一.声压 Xi an Polytechnic University 推导:设超声场中面积元上声压为P,则面积元上压力为:F=PdS。 以dx表示超声波在dt时间内传播的距离,质点振动速度为u,体积元 质为m=ρdSdx。 Xi an Polytechnic University 1.定义:表示介质对质点振动的阻碍作用的物理量,常用 Z 表 示,即: 单位:g/(cm2·s) 或 kg/(m2·s) 声阻抗随温度的升高而降低。 二.声阻抗 Xi an Polytechnic University 1.定义:在垂直于超声波传播方向上单位面积单位时间内通过的 声能量称为声强度,简称声强,常用I表示。 2.声强与声压的关系 三.声强 单位:W/cm2 或 J/(cm2·s) Xi an Polytechnic University 1.利用分贝作单位的原因 2.声强级 声阈:规定频率 f=1kHz时人耳感受声音的最低强度作为声强的标准,在声学上称为“声阈”,用I0 表示,即 I0=10-16W/cm2。 四.分贝 Xi an Polytechnic University (1)声强级: (2)声压级: (3)波高比 Xi an Polytechnic University 3.分贝应用举例 1. 示波屏上一波高为80mm,另一波高为20mm,则前 者比后者高多少dB? , 2. 示波屏上有A、B两个波,其中A波比B波高3dB。 已知B波高为50mm,则A波高为多少? Xi an Polytechnic University 3.已知超声检测仪示波屏上有A、B、C三个波,其中A波高为满刻 度的 80%,B波高为50%,C波高为满刻度的20%。 (1)设A波为基准(0dB),则B波和C波高各为多少dB? (2)设B波为基准(10dB),则A波和C波高各为多少dB? (3)设C波为基准(-8dB),则A波和B波高各为多少dB? , Xi an Polytechnic University 单一平界面的反射率和透射率 薄层界面的反射率和透射率 2.6 超声波垂直入射到平界面上的反射和折射 Xi an Polytechnic University 1.声学边界条件 一.单一平界面的反射率和透射率 (1)界面两侧的声压连续,否则两侧受力不等,界面发生运动, 即 (2)界面两侧的质点速度振幅保持连续,也就是界面两侧质点振 动速度振幅相等,即 Xi an Polytechnic University 2.单一平界面的反射率和透射率 Xi an Polytechnic University Xi an Polytechnic University Xi an Polytechnic University 1. 均匀介质中的异质薄层(Z1=Z3≠Z2) 用来分析工件中存 在缺陷时超声波的 反射问题 二.薄层界面的反射率和透射率 Xi an Polytechnic University 结论:1. 检测气体介质灵敏度很高。 2. f↑→检测灵敏度↑。 (1) 当f=1MHz时,钢中厚度为d=10-5mm的气隙几乎能100%反射。 (2)钢中气隙d=10-7mm时, f=1MHz,r=20%;f=5MHz,r=60%。 Xi an Polytechnic University 2.薄层两侧介质不同的双界面(Z1 ≠ Z3≠Z2) 讨论: 这对于直探头保护的设计具有重要指导意义。 Xi an Polytechnic University 空气(Z=0) Po Pt Pt Pa Pr Z1 Z2 3.声压往复透射率 结论:1.界面两侧介质声阻抗相差越小,Ta越高。 2. Ta越高↑→检测灵敏度↑ Xi an Polytechnic University Xi an Polytechnic University 单一平界面

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