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超声波的传播特性

发布时间:2020-05-26 02:36:34人气:

超声波
超声波是一种广泛存的机械波,它的传播模式包括横向振荡及纵向振荡两种不同的形式,纵向振荡波在工业中应用最为广泛。与普通声波相比创自振动频率要高的多。超声波能够在各种形态的介质中传播,但是对于不同的介质形态具有不同的传播速度。超声波也存在机械波的折射和反射现象,超声波遇到运动物质会发生多普勒效应,并且传播过程中衰减很快。超声波对液体、固体具有很大的穿透性,可以在不透光的情况下穿透数十米的深度。电致伸缩和磁致伸缩是两类最主要的超声波传感器。电致伸缩超声波传感器功能上可以进一步划分为两种传感器一种是发送传感器,另一种是接收传感器,从能量转换的性质上来讲他还是是一种可逆的传感器,可以实现将电能与超声波的相互转化。超声波传感器的检测性能几乎不受工作环境影响,而且对于被检测物质,不论其形态、材质、色泽、状态都能检测。

超声波穿过不同介质时,会产生较大的衰减。这是由于声特性阻抗不匹配,形成反射而造成。反射系数R既是衰减的大小,如下表所示:


媒介 特性阻抗 空气      矿物油  聚苯乙烯 铜           钢          铝         
1.71 100 74 51 16 20 0
4.53 100 89 78 0.5 0 -
3.93 100 88 75 0 - -
聚苯乙烯 0.28 100 14 0 - - -
矿物油 0.13 100 0 - - - -
空气 0.00004 0 - - - - -
注:特性阻抗单位为ρv/10^6g/(s*cm^3)

由表可以看出界面衰减的大小取决于特性阻抗的差值,差值越大界面衰减也越大。因此超声波从矿物油传到铜板内部的衰减要大于从聚苯乙烯中传到铜板内部的的衰减。一般检测人员通过在变压器外壳与传感器间涂上凡士林缩小接触的空气气隙来减小界面衰减,从而提高检测系统的灵敏度。

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