测量超声波在空气中的损耗系数

超声衰减系数定义
超声衰减系数是指超声波在介质中传播过程中衰减的程度，可用来描述超声波
在介质中传播时受到的能量损失。

超声波在介质中传播时，会遇到各种因素导致能量的损失，包括散射、吸收、
衍射和反射等。

超声衰减系数是一种衡量超声波传播过程中能量损失的物理量。

超声衰减系数通常用符号α来表示，其单位为dB/cm或Np/m（负号表示波能
递减）。

它的定义为单位长度介质中超声波功率递减的比例，即单位长度中传输的平均能量损失。

超声衰减系数的计算可以通过实验测量获得。

一种常见的测量方法是通过比较
入射超声波和透射超声波的幅度差异来确定衰减系数。

在实验中，可以使用超声传感器将入射波和透射波的信号进行检测和记录，并计算幅度的差异。

超声衰减系数在医学、工程和材料科学等领域具有广泛的应用。

在医学诊断中，超声衰减系数可以用来评估组织的病理变化。

在材料科学中，超声衰减系数可以用来研究材料的结构和性质。

在工程领域，超声衰减系数可以用来优化声波传播系统的设计。

总之，超声衰减系数是描述超声波传播过程中能量损失的物理量，它的计算可
以通过实验测量获得，具有广泛的应用价值。

北京交通大学大学物理实验设计性实验报告实验题目超声波衰减系数的测量学院电气工程学院班级学号姓名首次实验时间年月日超声波衰减系数的测量实验方案一、实验任务：超声波在介质中传播，声波衰减与介质的特性和状态有关系，试用超声声速测定仪研究超声波在空气和液体（水）中的衰减系数，并研究超声波的频率与激励电信号波型对超声波在空气和水中的衰减系数的影响。

要求衰减系数测量误差不大于5%。

二、实验要求：1、参阅相关资料，了解超声波换能器种类，特别是压电式超声换能器工作原理。

了解超声波在不同介质中的传播特性。

2、熟悉超声声速测定仪和示波器的使用方法。

3、采用两种频率的正弦波分别测试超声波空气和液体（水）中的衰减系数，并确认数据结果的误差符合设计要求。

4、采用方波或脉冲波再分别测试超声波空气和液体（水）中的衰减系数，并确认数据结果的误差符合设计要求。

三、实验方案：1、物理模型的确立：超声波在损耗介质中的准驻波效应图1.超声波波束在空气中的传播和反射设产生超声波的波源处于坐标系原点O ，入射超声波波束沿坐标系x 轴方向传播，其波动方程为：()0=A exp y i t x ωγ-⎡⎤⎣⎦入 （1） 反射波的波动方程为：()(){}00=exp 2y RA i t x x ωγ+-反 （2） 其中，R 为反射系数，k i γα=-为波的传播系数，α是介质的衰减系数，2k πλ=是波矢。

入射波和反射波在0～0x 区间叠加，其合成波的波动方程为：()(){}()()()(){}0000022000000exp exp 2cos cos 2sin sin 2x x x x i t x x y A i t x RA i t x x e A e kx RA e k x x i A e kx RA e k x x ααωααωγωγ----=-++-⎡⎤⎡⎤⎣⎦⎣⎦⎡⎤⎡⎤=+----⎣⎦⎣⎦O X 0 X（3）合成波各点均作简谐振动，其振幅分布为：()()12002222002Re cos 2x x x x A A e R e k x x ααα---⎡⎤=++-⎣⎦（4） 如果利用超声波接收器作反射面，则超声波接收器收到的合成波振幅为: ()01x A A R e α-=+ (5) 因为超声波发生器和接收器是由同一材料制成，所以有：00A U A U =（6） 其中0U 是信号发生器输出电压数值，U 是示波器显示电压数值。

超声波吸收系数
摘要：
1.超声波吸收系数的定义
2.超声波吸收系数的测量方法
3.超声波吸收系数的影响因素
4.超声波吸收系数的应用
正文：
一、超声波吸收系数的定义
超声波吸收系数是指超声波在介质中传播时，由于介质的吸收作用而引起的超声波能量损耗的度量。

它是反映介质吸声性能的一个重要参数，对于研究和应用超声波技术具有重要意义。

二、超声波吸收系数的测量方法
超声波吸收系数的测量方法主要有以下两种：
1.透射法：透射法是将超声波从一个介质传入另一个介质，测量入射波和透射波之间的能量比，从而得出吸收系数。

2.反射法：反射法是将超声波从一个介质传入另一个介质，测量反射波和入射波之间的能量比，从而得出吸收系数。

三、超声波吸收系数的影响因素
超声波吸收系数的大小受多种因素影响，主要包括：
1.介质的物理性质：不同介质的密度、黏度、比热容等物理性质都会影响超声波的吸收系数。

2.频率：超声波的频率越高，其在介质中的传播速度越慢，吸收系数也越大。

3.温度：温度对超声波的吸收系数也有影响，一般情况下，温度越高，吸收系数越大。

四、超声波吸收系数的应用
超声波吸收系数在许多领域都有广泛应用，例如：
1.声学材料研究：通过测量超声波吸收系数，可以评估声学材料的吸声性能，为声学材料的设计提供依据。

2.医学成像：在医学成像领域，超声波吸收系数可以帮助评估组织器官的生理状态，为诊断和治疗提供参考。

3.工业检测：在工业检测领域，超声波吸收系数可以用于评估材料的质量，如检测裂纹、缺陷等。

总之，超声波吸收系数是一个重要的声学参数，对于研究和应用超声波技术具有重要意义。

2lnU 8.1070 7.9481 7.7918 7.4369 7.2326 7.0992 7.2110 6.9809 6.9063 6. 15 16 17 18 19 20
峰值电压/v 31.6 30.4 29.2 26.0 24.4 24.0 23.2 22.8 24.0 22.4
3.衰减系数的确定 声压与电压关系 得 对其两边取对数则有：
（1）
式中为为衰减系数，可看出电压对数的两倍 测得 20 组电压数值，作如上处理。 （1） 式求得斜率即求得衰减系数 。 与衰减系数 成线性关系。
四．实验内容
1．调节信号源，示波器至最佳状态。示波器显示信号波形大小合适，位置居 中。 2、调节信号源频率，使其处于换能器共振频率附近，示波器观察到接收信号峰 值达到最大。 3、将接收换能器从偏左端往右移动，连续捕捉极大电压峰值，并记下该峰值电 压 和此时接收换能器所处位置 。连续记录 20 组数据。
料性质有关。 由于 E 和 F 、 S 和 E 之间具有简单的线性关系，因此，能将正弦交流信号变成压 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
峰值距离/mm 91.62 96.32 101.46 106.04 110.54 115.49 119.98 124.63 129.57 134.35
2lnU 6.9063 6.8289 6.7483 6.5161 6.3891 6.3561 6.2883 6.2535 6.3561 6.2181
即衰减系数
声波衰减系数的测定

超声波在不同介质中的传播速度及损耗系数测量-声学论文-物理论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——超声波是一种在弹性介质中传播的机械波，由于其具有波长短、传播方向性好等优点，在大学物理的声速测量实验中一般选择超声波段的声波进行测量。

超声波由于其频率高、功率大、穿透能力强、信息携带量大等特点，已广泛应用于工业、农业、生物医学以及科学研究等领域，如超声波测距和定位、超声波无损检测、超声波清洗等。

描述声波的物理量有波长、频率、传播速度、强度等，对这些量的测量是声学技术的重要内容，声速的测量在声波测距、定位和无损检测中有着广泛的应用。

声速测量实验属于大学物理实验中的基础性实验，一般仅开设超声波在空气中传播速度的测量，该部分原理简单，导致实验内容不饱满，因此，根据仪器特点，可将声速测量实验改造为超声波专题设计综合实验，增设一些设计性实验内容。

测量超声波在不同介质中的传播速度;研究同一介质中随发射和接收端距离变化，接收端振幅的变化规律;计算不同介质中超声波的损耗系数等。

对于实验数据的处理要求学生使用Origin、Matlab 等软件辅助完成，在学习物理内容的同时，熟练掌握常用数据处理软件的使用，不断挖掘学生学习的积极主动性，培养学生的创新意识和能力。

1 实验原理超声波传播速度常用的测量方法有共振干涉法、相位法、反射回波法等，本文采用共振干涉法研究不同介质中超声波的传播特性。

共振干涉法又称驻波法，实验装置如图 1 所示，由示波器、声速测量仪和信号发生器组成，S1和S2为压电陶瓷换能器，利用压电效应实现声压和电压之间的相互转换。

在信号发生器产生的交变电压作用下，使发射端S1产生机械振动，将激发的超声波经介质传播到接收端S2，若接收面与发射面平行，声波在接收面处就会被垂直反射，当接收端与发射端距离恰好等于半波长的整数倍时，两波叠加后形成驻波，当信号发生器的激励频率等于压电陶瓷换能器的固有频率时，会产生驻波共振。

超声设计性实验： 超声波衰减系数的测量一、实验目的：测量超声波在空气和水中的衰减系数二、实验原理：超声波在损耗介质中的准驻波效应图1.超声波波束在空气中的传播和反射设产生超声波的波源处于坐标系原点O ，入射超声波波束沿坐标系x 轴方向传播，其波动方程为：()0=A exp y i t x ωγ-⎡⎤⎣⎦入（1）反射波的波动方程为：()(){}00=exp 2y RA i t x x ωγ+-反 （2）其中，R 为反射系数，k i γα=-为波的传播系数，α是介质的衰减系数，2k πλ=是波矢。

入射波和反射波在0～0x 区间叠加，其合成波的波动方程为：()(){}()()()(){}0000022000000exp exp 2cos cos 2sin sin 2x x x x i t xx y A i t x RA i t x x e A e kx RA e k x x i A e kx RA e k x x ααωααωγωγ----=-++-⎡⎤⎡⎤⎣⎦⎣⎦⎡⎤⎡⎤=+----⎣⎦⎣⎦（3）OX 0X合成波各点均作简谐振动，其振幅分布为：()()12002222002Recos 2x x x xA A e R ek x x ααα---⎡⎤=++-⎣⎦（4）如果利用超声波接收器作反射面，则超声波接收器收到的合成波振幅为:()01xA A R e α-=+ (5)因为超声波发生器和接收器是由同一材料制成，所以有：00A UA U =（6） 其中0U 是信号发生器输出电压数值，U 是示波器显示电压数值。

设超声波接收器在任意波峰位置处i x 时，示波器显示电压数值为i U ，则()()0ln ln 1A A R x α=+-（7）令()()00ln ln i U A A U y ==（8）()ln 1b R =+（9）则（7）式可以写成：y b x α=-（10）利用直线拟合方法，可以测量超声波在介质中的衰减系数。

超声检测衰减系数标准一、概述超声检测是一种常用的无损检测方法，它利用超声波在介质中传播的特性来检测物体内部缺陷。

衰减系数是描述超声波在介质中传播时能量衰减程度的重要参数之一，它对超声检测的准确性和可靠性有着重要影响。

本文将介绍超声检测衰减系数标准的基本概念、应用范围和测量方法。

二、标准内容1.定义和符号衰减系数是指在一定距离内超声波的声能与发射的声能之比。

这是一个无量纲的参数，常用符号α表示。

2.适用范围本标准适用于一般工程材料的超声检测，不适用于复合材料、高分子材料、陶瓷材料等特殊材料的超声检测。

3.测量方法（1）仪器设备：超声检测仪、超声探头、耦合剂等。

（2）环境条件：测量时应当在稳定的温度和湿度环境中进行，避免环境变化对测量结果产生影响。

（3）测量步骤：a.在发射探头处设置一个已知声强的参考点，记录发射声强I0。

b.将发射探头移动到待测部位，记录接收声强I。

c.根据I和I0，计算衰减系数α=ΔI/r，其中ΔI=I-I0，r为探头到待测部位的间距。

（4）测量精度：经过多次测量并取平均值，以保证测量结果的准确性。

测量误差应不超过±5%。

三、标准实施注意事项1.确保仪器设备的准确性：应当定期对超声检测仪和探头进行校准，以保证测量结果的准确性。

2.注意探头表面的清洁：探头表面应保持清洁，避免耦合剂等杂质影响测量结果。

3.考虑材料特性：不同的工程材料有不同的声衰减特性，因此在测量时应考虑被测材料的特性。

4.复合材料和其他特殊材料的检测：本标准不适用于复合材料、高分子材料、陶瓷材料等特殊材料的超声检测，应当根据具体情况选择合适的检测方法。

四、标准意义和影响制定和实施超声检测衰减系数标准，对于保证超声检测的准确性和可靠性具有重要意义。

通过规范衰减系数的测量方法和精度要求，可以避免因测量误差导致的误判和误判，提高超声检测的可靠性和准确性。

同时，该标准也为超声检测的应用提供了技术依据和规范，有助于推动超声检测技术在工程中的应用和发展。

超声背散射系数超声背散射系数（BSC），又称回散系数，是声学界最重要的基本量参数，它可以精确反映物体的理想行为及其在超声范围内的传播特性。

简而言之，其定义为：超声背散射系数（BSC）指在测量特定物体表面上获得的超声信号回波与原始发射信号之间的相关性程度，同时指出超声波经过物体表面发射出去后，接收信号与发射信号之间的强度差异。

超声背散射系数是超声测量、超声诊断、超声成像及超声换能器设计等方面的主要参数。

超声背散射系数的测量原理如下所示：在空气中将超声波发射机束传播到特定物体，当超声波经过表面发射出去后，部分波束会被反射回发射机，而这部分反射回的波束构成了带有损耗的回波波束，回波波束和发射前的信号之间的相关性则构成了BSC。

实际上，超声背散射系数是一组物理特性综合评价指标。

它由频散系数、衰减系数、表面反射系数、幅度反射系数等几种指标综合而成。

在这些指标之中，频散系数指出超声波频率与距离波中心的变化;衰减系数和表面反射系数则反映超声波经过物体表面后的衰减程度;而幅度反射系数则观察超声波经过物体表面后的强度差异。

基于上述参数的测量，就可以构建出一张用于记录超声波的背散射系数的图表。

超声背散射系数在实际应用中也有很多用途，其中最大的作用就是它可以根据测量结果，精确地描述不同物体之间超声传播特性的差异。

例如，当我们测量存在一定程度噪声的某物体时，可以利用BSC 评价噪声的影响，从而提高超声信号的精度。

此外，它还可以用于评估超声换能器的有效能量转移率，以及检测物体的质量和成分，等等。

综上，超声背散射系数是一种实用性很强的测量技术，它不仅可以用于评估物体表面的超声传播特性，而且可以利用它来检测物体的质量和成分。

它有助于提高超声诊断、超声成像、超声换能器设计等技术的准确性，对于实现精准诊断，节省体力劳动，改善生产效率和质量的检测工作都具有重要的意义。

实验预习【实验目的】1.熟练掌握用共振干涉法和相位比较法测量超声波在空气中传播速度。

2.学会运用逐差法处理测量数据。

【实验原理】我们知道, 声波在空气中的传播速度v 与其频率f 和波长λ的关系为 ν=f·λ （13.1）1. 那么,如果测得声波的频率f 和波长λ, 就可以求出声波速度v, 在本实验中,声波频率f 可直接由超声信号源显示的数值读出, 所以我们的主要任务就是测出声波的波长λ。

2. 共振干涉法（驻波法）实验装置如图13.3所示, 图上S1和S2分别表示两只超声压电转换器, S1为发射器, 当它被超声信号源的电信号激励后由于逆压电效应发生受迫振动, 振动频率与电信号激励频率相同, 并向周围空气定向发出一近似平面波。

S2为超声接收转能器, 它受迫振动后产生压电效应输出电信号, 电信号的频率与超声波的振动频率相同。

图13.3 共振干涉法（行波法）测量原理图当S1和S2两个端面互相平行时, 超声波从S1传至S2端面将被反射, 产生干涉, 形成驻波。

当2λn L = （n =0,1,2,……） (13.2)VERTMODESBZ-A 信号源 CH1 X-Y (OFF) 34562 Hz频率调节 开关 输出 粗调 细调 CH1 CH2 CS4125振幅为极大值, 产生共振, 这时接收器S2收到的声压为极大值, 经过压电效应转换后的电信号输出也为极大值, 而相邻两极大值之间的距离均为 /2.在实验过程中, 由于各种损耗, 各极大值会随着L 的增大而逐渐减小, 我们只要测出接收转能器 S2在各个相邻极大值的位置, 即可求得波长 。

用游标卡尺依次测出16个极大值的位置, 并用逐差法处理数据： 28191λ⨯=-=∆L L L……288168λ⨯=-=∆L L L由()2881821λ⨯=∆++∆+∆=∆L L L L (13.3) 得()821321L L L ∆++∆+∆= λ (13.4) 3. 相位比较法（行波法） 实验装置如图13.4所示。

超声波在水中与空气中的衰减系数及反射系数测量自然界里有各种各样的波，但根据其性质基本上分为两大类：电磁波和机械波。

电磁波是由于电磁力的作用产生的，是电磁场的变化在空间的传播过程，它传播的是电磁能量。

无线电波、可见光和X 线等，都是电磁波。

电磁波可以在真空中和介质中传播。

它在空气中传播的速度是310 km/s 。

机械波是由于机械力（弹性力）的作用，机械振动在连续的弹性介质内的传播过程。

它传播的是机械能量。

我们熟悉的电波、水波和地震波等都是机械波。

机械波只能在介质中传播不能在真空中传播。

速度一般从每秒几百米至几千米，比电磁波速度要低得多。

机械波按其频率可分成各种不同的波。

一、实验目的：测量超声波在空气和水中的衰减系数二、实验原理：超声波在损耗介质中的准驻波效应图1.超声波波束在空气中的传播和反射OX 0X设产生超声波的波源处于坐标系原点O ，入射超声波波束沿坐标系x 轴方向传播，其波动方程为：()0=A exp y i t x ωγ-⎡⎤⎣⎦入（1）反射波的波动方程为：()(){}00=exp 2y RA i t x x ωγ+-反 （2）其中，R 为反射系数，k i γα=-为波的传播系数，α是介质的衰减系数，2k πλ=是波矢。

入射波和反射波在0～0x 区间叠加，其合成波的波动方程为：()(){}()()()(){}0000022000000exp exp 2cos cos 2sin sin 2x x x x i t xx y A i t x RA i t x x e A e kx RA e k x x i A e kx RA e k x x ααωααωγωγ----=-++-⎡⎤⎡⎤⎣⎦⎣⎦⎡⎤⎡⎤=+----⎣⎦⎣⎦（3）合成波各点均作简谐振动，其振幅分布为：()()12002222002Recos 2x x x xA A e R ek x x ααα---⎡⎤=++-⎣⎦（4）如果利用超声波接收器作反射面，则超声波接收器收到的合成波振幅为:()01xA A R e α-=+ (5)因为超声波发生器和接收器是由同一材料制成，所以有：00A UA U =（6） 其中0U 是信号发生器输出电压数值，U 是示波器显示电压数值。

超声设计性实验： 超声波衰减系数的测量一、实验目的：测量超声波在空气和水中的衰减系数 二、实验原理：超声波在损耗介质中的准驻波效应图1.超声波波束在空气中的传播和反射设产生超声波的波源处于坐标系原点O ，入射超声波波束沿坐标系x 轴方向传播，其波动方程为：()0=A exp y i t x ωγ-⎡⎤⎣⎦入（1）反射波的波动方程为：()(){}00=exp 2y RA i t x x ωγ+-反 （2）其中，R 为反射系数，k i γα=-为波的传播系数，α是介质的衰减系数，2k πλ=是波矢。

入射波和反射波在0～0x 区间叠加，其合成波的波动方程为：()(){}()()()(){}0000022000000exp exp 2cos cos 2sin sin 2x x x x i t xx y A i t x RA i t x x e A e kx RA e k x x i A e kx RA e k x x ααωααωγωγ----=-++-⎡⎤⎡⎤⎣⎦⎣⎦⎡⎤⎡⎤=+----⎣⎦⎣⎦（3）合成波各点均作简谐振动，其振幅分布为：OX 0X()()12002222002Re cos 2x x x x A A e R e k x x ααα---⎡⎤=++-⎣⎦ （4） 如果利用超声波接收器作反射面，则超声波接收器收到的合成波振幅为:()01xA A R e α-=+ (5)因为超声波发生器和接收器是由同一材料制成，所以有：00A UA U =（6） 其中0U 是信号发生器输出电压数值，U 是示波器显示电压数值。

设超声波接收器在任意波峰位置处i x 时，示波器显示电压数值为i U ，则()()0ln ln 1A A R x α=+-（7）令()()00ln ln i U A A U y ==（8）()ln 1b R =+（9）则（7）式可以写成：y b x α=-（10）利用直线拟合方法，可以测量超声波在介质中的衰减系数。

实验名称：声波衰减系数的测定机电工程学院材成165班黄震东 5901216146一、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W表示，单位为瓦。

声功率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I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：式中I0表示入射初始声强，I d为深入媒质d距离处的声强，ɑ为衰减系数。

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P，单位是帕斯卡。

在自由声场中，声波传播方向上某点声强I与声压P、媒介特性阻抗Z存在如下关系：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F 时，在极化方向上产生一定的电场强度E。

它们之间有一简单的线性关系E=gF。

反之，当在压电材料的极化方向上加电场E时，材料的伸缩形变S与电场E也有线性关系S=kE，比例系数g、k称为压电常数，它与材料性质有关。

由于E和F、S和E之间具有简单的线性关系，因此，能将正弦交流信号变成压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。

测量超声波在空气中的损耗系数摘要：本文在原有的超声波实验基础之上，增加了测量超声波的损耗系数；研究了超声波频率与损耗系数之间的关系，丰富了大学物理实验教学内容，拓展了学生视野。

关键词：超声波；损耗系数；最小二乘法1. 引言超声波在日常生活中应用极为广泛，比如超声波测距，无损检测等。

而在大学物理 实验中，声学实验题目较少，一般大学物理实验声学部分只开设了超声波在空气中的传播速度测定，而这个原理比较简单，操作相对容易一些，导致实验内容在固定的课时内不饱满[1]；鉴于以上原因，在使用仪器不变的情况下，分别增加了测量超声波的损耗系数，以及测量超声波频率与损耗系数之间关系的实验内容，丰富了大学物理实验内容，拓展学生视野。

2.实验原理超声波发射器当它被超声信号源的电信号激励后由于逆压电效应发生受迫振动，振动频率与电信号激励频率相同，并向周围空气定向发出一近似平面波。

超声接收转能器，它受迫振动后产生压电效应输出电信号，电信号的频率与超声波的振动频率相同。

当发射换能器和接收换能器两个端面互相平行时，超声波和回波在两个端面之间产生干涉，形成驻波。

超声波和回波干涉以后合成以后，其合成波振幅为[2]：[]2102)2(2220)(2cos Re 200x x k e R e A A i x x x x i i i -++=-ααα （1）其中ɑ超声波在空气介质中的损耗系数，R 为接收换能器的反射系数，x i 为超声波传播的距离，x 0为回波的反射点，A i 为反射点回波振幅，A 0为超声波发射波振幅，k 为波矢；由于接受信号在接收换能器端面处，回波反射点始终满足x 0＝x i ；所以（1）就可以写为：ix i e R A A α)1(0+= （2）只要记录一组振幅与传播距离之间的关系就课测量损耗系数和反射系数；采用降阶的方法，对（2）两边取对数就可以得到：iix R A A α++=)1ln(ln（3） 可以通过标准的直线方程斜率和截距求得损耗系数。

超声波检测主要公式1.物理基础部分:设B为波线上任意一点,距原点O的距离为x.因为振动从O点传播到B点所需的时间为x/c,所以B点处质点在时间t的位移等于O点上质点在时间(t-x/c)的位移,即:1.13(1)(2)(3)1.14(1)(2)(3)(a)(b)(c)(4)(5)大平底面回波公式(6)平底孔回波公式(7)长横孔回波公式(8)短横孔回波公式(9)球孔回波公式(10) 圆柱曲底面回波公式(11) 不同距离处的大平底与平底孔回波声压dB 差:(12) 考虑衰减系数时,不同距离处的大平底与平底孔回波声压dB 差(即与探伤仪实测情况对应):(13) 考虑衰减系数时,不同距离不同孔径两平底孔回波声压dB 差(即与探伤仪实测2. 2.1(a)(c)(a)(b)d f =)(a)(b)缺陷深度f f n d τ=(当缺陷分别是二次波、三次波或四次波发现时,按2.1.1方法计算缺陷深度)2.2曲面检测2.2.1圆柱曲面外圆检测(a)缺陷深度R-试件外半径;k-探头k值;d-平板试件中的缺陷深度(b)缺陷水平弧长2.2.2圆柱曲面内孔检测(a)缺陷深度r-(b)2.2.33.3.13.23.2.13.2.23.33.4455.1偏心距x5.2焦距F5.3声透镜的曲率半径6复合层检测6.1复合良好时,底面回波与复合界面回波的dB差(底面与空气接触,超声波在底面全反射)6.2复合良好时,底面回波与复合界面回波的dB差(超声在底面不是全反射,底面反射率为r’)。

南昌大学物理实验报告课程名称：大学物理实验实验名称：声波衰减系数的测量学院：信息工程学院专业班级：自动化153班学生姓名：廖俊智学号：6101215073实验地点：基础实验大楼B104座位号：21实验时间：第11周星期四上午九点四十五开始dd e U α=202U 对其两边取对数则有：202U ln d U ln d +α=（1）式中为α为衰减系数，可看出电压对数的两倍d U ln 2与衰减系数α成线性关系。

若测得n 组电压数值，作如上处理。

（1）式求得斜率即求得衰减系数α。

三、实验仪器：声速测定仪、数字示波器、函数信号发生器、信号连接线四、实验内容和步骤：1.调节信号源，示波器至最佳状态信号源频率处于换能器共振频率附近，示波器显示信号波形大小合适，位置居中。

2.将接收换能器从相距发射器40mm 左右开始往后移动，连续捕捉极大电压峰值，并记下各自相应的峰峰电压值和接收换能器位置。

五、实验数据与处理：次数峰值距离(mm)峰值电压(v)2LnU 144.16150.87.85579249.76247.27.70878353.47138.47.29611457.94337.67.25401562.61036.87.21099667.29633.67.02901771.83632.8 6.98086876.46831.2 6.88084980.97130.4 6.828891085.56129.6 6.775551190.11728.0 6.664410七、实验总结：1、根据实验做出的散点图，发现图像的中间部分拟合效果最好，因此在试验选择起始位置时不能太靠前也不能太靠后。

2、在测量过程中，可能出现随着距离的增大，电压反而增加的情况。

可能原因是在移动过程中，信号源的发射频率发生了变化，应当将频率控制在压电转换器的固有频率。

3、示波器的读数并不稳定，在移动到适当的位置时，应等示波器示数稳定后再读取数据。

4、示波器上面有时显示的并不是正弦曲线，需要老师帮助调节仪器。

声波衰减系数测量实验报告声波衰减系数测量实验报告一、实验目的本实验旨在通过测量声波在不同介质中的传播特性，了解声波衰减系数的概念及其测量方法，并分析不同因素对声波衰减系数的影响。

二、实验原理声波衰减系数是描述声波在传播过程中能量损失程度的物理量，它与介质的性质、声波频率、温度等因素有关。

声波在介质中传播时，由于介质对声能的吸收和散射作用，声波的振幅将随传播距离的增加而逐渐减小。

衰减系数α定义为：α = -1/L * ln(A2/A1)其中，L为声波传播的距离，A1和A2分别为声波在传播距离为0和L处的振幅。

本实验采用超声波在固体介质中的传播来测量声波衰减系数。

超声波具有较高的频率，易于被固体介质吸收，因此可以用来研究固体介质的衰减特性。

实验中使用压电陶瓷换能器产生和接收超声波信号，通过测量接收信号的电压值来确定声波的振幅。

三、实验步骤1.准备实验器材：压电陶瓷换能器、超声波信号源、数字示波器、衰减片、测量尺等。

2.将压电陶瓷换能器固定在支架上，调整其位置使其正对接收换能器。

3.将超声波信号源连接到发射换能器，设置合适的信号频率和幅度。

4.使用数字示波器观察接收换能器输出的电压信号，调整接收换能器的位置，使接收信号的幅度最大。

5.记录此时接收信号的电压值V1。

6.在发射和接收换能器之间放置一片衰减片，重新调整接收换能器的位置，使接收信号的幅度最大。

7.记录此时接收信号的电压值V2。

8.测量衰减片的厚度d和密度ρ。

9.重复步骤5-8，改变衰减片的材料和厚度，获得多组数据。

10.根据实验原理中的公式计算声波衰减系数α。

11.分析不同因素对声波衰减系数的影响。

四、实验结果与分析1.实验数据记录表：2.实验结果分析：（1）不同材料对声波衰减系数的影响：从表中可以看出，相同厚度下，不同材料的衰减系数差异较大。

铜的衰减系数最大，其次是钢，铝的衰减系数最小。

这与材料的密度和声波在其中的传播速度有关。

密度越大，声波传播速度越小，衰减系数越大。

超声波空气阻尼
超声波在空气中传播时会受到空气阻尼的影响，这是因为空气对超声波有一定的衰减作用。

超声波是一种频率高于人耳能听到的声波，通常用于医疗成像、无损检测和距离测量等领域。

当超声波在空气中传播时，会因为空气分子的吸收和散射而逐渐减弱，这种现象称为空气阻尼。

具体来说，影响超声波在空气中传播的因素主要包括：
1. 衰减：空气对超声波的衰减作用会导致超声波能量随着传播距离的增加而减少。

2. 阻抗差异：空气与固体或液体之间的声阻抗差异较大，这会导致超声波在遇到不同介质的界面时发生反射，从而影响其在空气中的传播效果。

3. 换能器效率：超声波换能器的转换效率也会影响超声波在空气中的传播，效率低会导致超声波能量损失较大。

总的来说，尽管存在这些挑战，空气耦合超声检测技术仍然在一些特定应用中发挥作用，例如在无法使用液体耦合剂的场合进行材料检测或者在恶劣环境下进行距离测量等。

随着技术的进步，提高换能器的效率和开发新的信号处理技术，可以在一定程度上克服空气阻尼带来的问题。