傳感器原理及工程應(yīng)用(第三版)郁有文1-5第10章-文庫吧
2025-02-16 20:23 本頁面
【正文】 α的正弦與反射角 α′的正弦之比等于波速之比 。 當(dāng)波在界面處產(chǎn)生折射時(shí) ，入射角 α的正弦與折射角 β的正弦之比 ， 等于入射波在第一介質(zhì)中的波速 c1與折射波在第二介質(zhì)中的波速 c2之比 ， 即 21sinsincc???（ 102） 聲波的反射系數(shù)和透射系數(shù)可分別由如下兩式求得 : 211220 coscos?????????ccIIR r????(103) 第 10章 超聲波傳感器 22211222110 )cos(cos4ccccIIT t???????????(104) 式中： I0, Ir, It—— 分別為入射波 、 反射波 、 α、 β—— 分別為聲波的入射角和折射角； ρ1c ρ2c2—— 分別為兩介質(zhì)的聲阻抗 ， 其中 c1和 c2分別為反射波和折射波的速度 。 第 10章 超聲波傳感器 當(dāng)超聲波垂直入射界面，即 α=β=0時(shí)，則 222112211211221122)(411ccccTccccR??????????????????????????(106) (105) 第 10章 超聲波傳感器 由式 （ 105） 和式 （ 106） 可知 ， 若 ρ2c2≈ρ1c1， 則反射系數(shù)R≈0， 透射系數(shù) T≈1， 此時(shí)聲波幾乎沒有反射 ， 全部從第一介質(zhì)透射入第二介質(zhì)；若 ρ2c2ρ1c1, 反射系數(shù) R≈1， 則聲波在界面上幾乎全反射 ， 透射極少 。 同理 ， 當(dāng) ρ1c1 ρ2c2時(shí) ， 反射系數(shù) R≈1，聲波在界面上幾乎全反射 。 如：在 20℃ ， 水的特性阻抗為 ρ1c1 = 106kg/(m2s), 空氣的特性阻抗為 ρ2c2 = 429 106 kg/(m2s), ρ1c1 ρ2c2, 故超聲波從水介質(zhì)中傳播至水氣界面時(shí) ， 將發(fā)生全反射 。 第 10章 超聲波傳感器 超聲波的衰減 聲波在介質(zhì)中傳播時(shí) ， 隨著傳播距離的增加 ， 能量逐漸衰減 ， 其衰減的程度與聲波的擴(kuò)散 、 散射及吸收等因素有關(guān) 。 其 axxaxxeIIePP200????（ 107） （ 108） 式中： Px、 Ix—— 距聲源 x處的聲壓和聲強(qiáng)； x—— 聲波與聲源間的距離； α—— 衰減系數(shù)，單位為 Np/cm（奈培 /厘米）。 第 10章 超聲波傳感器 聲波在介質(zhì)中傳播時(shí) ， 能量的衰減決定于聲波的擴(kuò)散 、 散射和吸收 。 在理想介質(zhì)中 ， 聲波的衰減僅來自于聲波的擴(kuò)散 ， 即隨聲波傳播距離增加而引起聲能的減弱 。 散射衰減是指超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí) ， 固體介質(zhì)中的顆粒界面或流體介質(zhì)中的懸浮粒子使聲波產(chǎn)生散射 ， 其中一部分聲能不再沿原來傳播方向運(yùn)動(dòng) ， 而形成散射 。 散射衰減與散射粒子的形狀 、 尺寸 、 數(shù)量 、
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