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技术与应用

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超声波的特性

发布日期:2019-12-11 10:48    浏览次数:

 超声波是一种人耳无法听到的、频率一般超过20kHz的声音。超声波的基本特性如下所述:

 

1.     波长与辐射

波的传播速度是用频率乘以波长来表示。电磁波的传播速度是3×108m/s,而声波在空气中的传播速度很慢,约为344 m/s (20℃时)。在这种比较低的传播速度下,波长很短,这就意味着可以获得较高的距离和方向分辨率。

正是由于这种较高的分辨率特性,才使我们有可能在进行测量时获得很高的精确度。超声波设备的外表面尺寸易于获得精确的辐射。

 

2.     反射

要探测某个物体是否存在,超声波就能够在该物体上得到反射。

由于金属、木材、混凝土、玻璃、橡胶和纸等可以反射近乎100%的超声波,因此我们可以很容易地发现这些物体。

由于布、棉花、绒毛等可以吸收超声波,因此很难利用超声波探测到它们。同时,由于不规则反射,通常可能很难探测到表面振动幅度很大的物体。

3.     温度效应

声波传播的速度“c”可以用下列公式表示。

c=331.5+0.607t (m/s) 式中,t=温度 ()

也就是说,声音传播速度随周围温度的变化而有所不同。

因此,要精确的测量与某个物体之间的距离时,始终检查周围温度是十分必要的。

 

4.     衰减

传播到空气中的超声波强度随距离的变化成比例地减弱,这是因为衍射现象所导致的在球形表面上的扩散损失,也是因为介质吸收能量产生的吸收损失。

如图1所示,超声波的频率越高,衰减率就越高,波的传播距离也就越短。