1、聲學檢測技術聲學檢測技術 2.5 超聲場的特征值超聲場的概念 存在超聲波的空間 超聲場具有一定的空間大小和形狀 第二章超聲檢測的物理基礎 一、聲壓 介質中有聲波擾動時，質點產生振動, 有位移、速度等矢量，是時間和空間位置的函數； 由于聲波的擾動，壓強、密度等標量，會隨時間和空間變化。 聲壓容易測量、是標量，處理比較簡單，是聲學中最常用的物理量。 介質中沒有聲波時的壓強為有聲波擾動時的壓強為 逾壓： 第五節超聲場的特征值 通常所說的聲壓是逾壓。 在大多數情況下，聲壓在一段時間內按照時間的正弦函數變化。 聲壓的幅值 瞬時聲壓：聲場中某一瞬時的聲壓值 峰值聲壓：在一定時間內的最大瞬時聲壓 有效聲壓：

2、在一定時間內，瞬時聲壓對時間取均方根 第五節超聲場的特征值 用電子儀器測量的是有效聲壓 聲壓的大小反映了聲波的強弱，單位：帕 人耳的聽閾：1000Hz時的覺察聲壓微風輕輕吹動樹葉的聲音在房間中的高聲談話（相距1m）交響樂隊演奏（相距510m）飛機發動機的聲音 第五節超聲場的特征值 介質的特征阻抗 的值對于介質來說，是一定的，稱為介質的特征阻抗或特性阻抗。 1.對平面波而言 聲阻抗率在數值上等于介質的特征阻抗。 在平面聲場中，各位置的聲阻抗率數值上都相同，為實數，表明在平面聲場中各位置都無能量的儲存，能量完全傳播出去了。 平面波的傳播特性：平面聲波處處與介質的特性阻抗相匹配。 第五節超聲場的特征

3、值 2.對于球面波 遠大于1時，在超聲場的遠場， 特性阻抗具有聲阻抗率的量綱， 它的數值對聲傳播的影響比起 或 單獨的作用還要大，在聲學中具有特殊的地位。 第五節超聲場的特征值 體積元內總的聲能量為 單位體積內的聲能量稱為聲能量密度 對于平面波： 第五節超聲場的特征值 體積元內聲能量的瞬時值結論： 平面聲場中任何位置上動能和勢能的變化是同相位的，總能量隨時間由0變到最大值，是動能或勢能的兩倍，這種規律表明：能量不是儲存在系統中，而是具有傳遞特性，這是行波的一個特征。 第五節超聲場的特征值 對一個周期取平均，有平均聲能量 單位體積內的平均聲能量稱為平均聲能量密度 對于平面波聲場,聲壓幅值是常數

4、平均聲能量密度處處相等。 第五節超聲場的特征值 討論： 根據聲強的定義，還可以用單位時間內、單位面積的聲波向前進方向毗鄰媒質所作的功表示。單位是 對平面波 對球面波 對柱面波 第五節超聲場的特征值 對于平面波， 向正方向傳播時，聲強為 向負方向傳播時，聲強為 負號代表聲能量向負方向傳播。 結論： 1.聲強是有方向的量，它的指向就是聲傳播方向。 2.聲強與聲壓幅值或速度幅值的平方成正比；在相同質點速度幅值情況下，與特性阻抗成正比。 在特性阻抗較大的介質中，用較小的振動速度，可發出較大的能量。 3.有反射波的空間，聲強往往不能反映其能量關系，必須用平均聲能量密度描述。結束 第五節超聲場的特征值 聲壓級 以符號SPL表示，定義為在空氣中，參考聲壓取 這個數值是正常人耳對1KHz聲音剛剛能覺察其存在的聲壓值可聽閾聲壓。在水中，參考聲壓取 第六節聲壓級與聲強級 聲強級 以符號SIL表示，定義為 在空氣中，參考聲強一般取 聲壓級與聲強級在數值上近似相等 第六節聲壓級與聲強級 聲壓級 1kHz的聲音（可聽域聲壓）：0dB 微風輕輕吹動樹葉：14dB 房間中高聲談話（1m）:68-74dB 交響樂隊演奏聲（5m）:84dB 飛機強力發動機（5m）:140dB 人耳的分辨能力：0.5dB 人耳的特點：頻率范圍大；靈敏度高；有濾波功能；判別音調、音色、聲源的方位。 第六節聲壓級與聲強級 超聲檢測中的