声学检测技术第三章1
物理实验技术中的声学测量方法的原理解析
物理实验技术中的声学测量方法的原理解析物理实验技术是物理学研究中的重要组成部分，其中声学测量方法在实验中起到至关重要的作用。
声学测量方法是通过声波的传播和接收，采集并分析声学信号，从而得到有关物体或环境特性的信息。
本文将对声学测量方法的原理进行解析，以便更好地理解和应用这一技术。
声学测量方法的原理可以从声波的产生、传播和接收三个方面来解析。
首先，声波的产生是声学测量方法的基础。
声波是由物体振动产生的机械波，传播媒介常为气体、液体或固体。
在实验中，通常通过声源产生声波，如扬声器、音叉等。
声源振动产生的声波可以被认为是一系列周期性的变压力波。
当声源振动周期足够快时，人耳就会感知到连续的声音。
接下来是声波的传播。
声波传播时，会发生折射、反射、衍射等现象，其路径可以通过以下两个参数确定：声速和声阻抗。
声速是声波在介质中传播的速度，它与介质的密度和弹性模量有关。
不同的介质具有不同的声速，这是实验中需要考虑的一个重要因素。
声阻抗则用于描述声波传播过程中介质和界面之间的阻碍程度。
当声波从一种介质进入另一种介质时，介质的声阻抗不匹配会导致部分声能的反射。
根据反射和透射的原理，我们可以设计合适的实验条件来测量所需的物理量。
最后是声波的接收。
声波的接收主要依靠声传感器来实现，常见的有麦克风、压电传感器等。
这些传感器能将声波转换为电信号，然后通过电路进行放大和处理。
例如，利用麦克风接收的声音信号可通过声卡转化为数字信号，并进一步用于分析和处理。
通过接收到的信号，我们可以从中得到物体或环境的声学特性，如声压级、频率分布等。
除了以上三个方面，声学测量方法还与数字信号处理、数据采集等技术相结合，以便更加准确地分析和解读声学信号。
在实验中，我们可以利用频谱分析、信号滤波等技术，对声学数据进行处理和提取，从而得到更有价值的结果。
此外，由于声波在空间中传播的特性，我们还可以利用声学测量方法来实现距离测量、材料检测等应用。
总之，声学测量方法在物理实验技术中具有重要的意义。
声学检测技术第三章1
3.1 活塞声源的辐射声场 1.声场中的远场声压分布特性
研究声场中任意点的声压表达式 声源中有一个小的单元 ds ds 在Q点产生的声压：
k 0 c0 j (t kr ) dp j Q0 e ds 2r
ds dd
a
o
Q (r0 , )
r0
r
ds
3.1 活塞声源的辐射声场 Q点的声压 是整个圆形声源上所有小声源在 Q点产生的声压的叠加
p
s
k0c0va j (t kr ) 0va j (t kr ) j e ds j e dd 2r 2r 0 0
a 2
3.1 活塞声源的辐射声场 当Q点距圆形声源足够远时, 1 用 r 1 代替 r
0
r0
2 2 r r0 2r0 cos( , r0 ) 2 2 r0 1 cos( , r0 ) 2 r0 r0
2 0va j (t kr ) a jk sin cos p j e d e d 0 0 2r0
0
进行数学处理，根据贝塞尔函数的性质
1 2 j ( k sin ) cos J 0 (k sin ) e d 2 0 xJ 0 ( x)dx xJ 1 ( x)
2 0 a
0
A H 0c0r0va
有 A A 当振动速度一定时，有： 声源振面大时,辐射声压大，反之就小； 振动面越大，低频声越丰富。
L H
3.1 活塞声源的辐射声场 辐射阻抗：
声源大小和声波频率不一样时，辐射声压 不同，即声源的辐射特性不同。 声源使介质发生形变，产生声波；辐射的 声场对声源有反作用。 Z r Rr jX r 2 kr 1 R c ( kr ) S0 X r 0c0kr0 S0 当 r 0 0 0
声学 测听方法
声学测听方法声学测听方法是一种通过使用声学技术进行听力测试和评估的方法。
这种方法可以帮助我们更好地了解人类听觉系统的功能和异常，从而进行准确的诊断和治疗。
声学测听方法在医学、音频工程等领域具有重要的应用价值，它不仅可以用于评估听力水平，也可以用于研究声学现象和开发新的听力辅助设备。
声学测听方法可以分为多种类型，其中最常见的包括听觉韵频测听、听觉幅频测听、听觉脑干反应测听等。
这些方法基于声学原理，通过测量声音的特定参数来评估人类听觉系统的功能。
在听觉韵频测听中，我们可以通过让被测者辨别不同频率的声音来评估其听力水平；在听觉幅频测听中，我们可以测量被测者对不同声音强度的感知能力；而在听觉脑干反应测听中，我们可以通过测量被测者脑干神经元的反应来评估其听觉系统的功能。
声学测听方法的发展受益于声学技术的进步。
随着数字信号处理技术和声学传感器的发展，我们可以更加精确地测量声音的参数，并且能够进行实时分析和处理。
这些技术的进步为声学测听方法的应用提供了更加便利和有效的手段，使其成为临床诊断和科研研究中的重要工具。
声学测听方法在临床中具有广泛的应用。
它可以帮助医生诊断各种听力相关疾病，如耳聋、耳鸣等，并且可以为治疗方案的制定提供客观的依据。
声学测听方法还可以用于评估听觉助听设备和人工耳蜗等听力辅助设备的效果，从而帮助患者选择最合适的辅助设备。
除了临床应用，声学测听方法还在音频工程领域具有重要意义。
它可以用于声学产品的开发和测试，如耳机、扬声器等产品的声学性能评估。
声学测听方法也可以用于音频信号的编解码、降噪、回波控制等方面的研究，为音频工程技术的进步提供重要支持。
声学测听方法是一种通过声学技术进行听力测试和评估的重要方法，它在医学、音频工程等领域具有广泛的应用。
随着声学技术的不断进步，声学测听方法将继续发展壮大，并为我们提供更加精确、便捷的声学测听方案。
第一章水声测量资料
相对误差=绝对误差/真值=（测量值-真值）/真值 =测量值/真值-1
（3）分贝误差： 表示某一物理量级的测量误差。
Lp 20lg 1+p
如： *真值=1，测量值=0.99，测量值/真值=0.99 百分比误差=-0.01=-1%，分贝误差=-0.09=0.1dB
1.声源特性研究; 2.媒质特性研究; 3.声波发射与接收的研究; 4.测量方法与手段的研究; 5.声学设备的研究。
3声学测量的特点
1.环境因素影响大； 2.测量信号复杂； 3.测量空间多样； 4.测量精度低、量值传递误差大； 5.测量频域范围宽； 6.外场实验困难； 7.测量结果多用分贝表示。
5声学测量系统
X Lx ln x x0 (NP)
4、常用声学量的级及其基准值（GB3238-82）
声压级表达式为
P Lp 20lg( p / p0 )
其中： p为0 声压基准值； 在空气中为20μPa；
在水中为1μPa。
声强级表达式为
I LI 10lgI / I0
其中： I为0 声强基准值，在水中为1pw/m2。
倍频程是频程的单位
（3）ISO规定
a、1/1倍频程：n=1 b、1/3倍频程：n=1/3 c、十倍频程：
fH fL = 2
1
fH fL 23
fH fL =10
d、三者之间的关系：
十 倍 频 程（1个） 1/1 倍 频 程（3个）
1/3倍频程(3个)
1Hz
2Hz
4Hz
8Hz 10Hz
21/3Hz
第1章 声学测量的基本问题 第2章 测量换能器 第3章 声学测量基本方法（水声测量）
2.声学测试技术及进展
LMS 声学测试与分析——声源识别目 录1 2 3 4 5 6 LMS 总体声学解决方案 LMS 声源识别技术 LMS 声源识别产品 LMS 传统声全息技术 LMS HDCam 声学照相机 LMS 内场声源识别技术声学试验涵盖哪些领域? 与客户需求有什么样的相关性?这个声音正常么? 为什么听上去不舒服? 声品质回放/滤波，心理声学指标， 客观及主观评价声音是从哪里发出来的? 声源识别声强 – 波束成型 声全息 – 声聚焦 车外 & 车内噪声源识别根源是什么? 声源? 传递途径? 声振耦合分析工程传递路径分析 声源量化排序 声振耦合模态分析Intensite dBA 91 90 89 88 87 86 85 84 83需要用什么样的材料来 降低噪声?材料及部件测试吸声，传递损失 驻波管法，现场试验法，试验室法产品是否满足标准要求?声功率 & 通过噪声声压法 & 声强法 试验室内，车内，试车场是否满足产品质量目标? 声学分析仪声级计，Leq连续等效声压级，倍频程， 响度，语言清晰度,..3 copyright LMS International - 2008LMS 声源识别技术声源识别为什么要做声源识别? 声压测试无法解释分析各个声源的贡献量? 测试声压不能分析声能量是如何传播流动的?Intensite dBA 76 75 74 73 72 71 70 69 68声压图显示出有3个声源 而实际上只有2个声源 (干涉)声源识别需要专门的技术 声强法 (一般来说仅适合于稳态声源) 远场波束成型 (+声聚焦) 近场声全息 (+声聚焦)5 copyright LMS International - 2008声源定位技术简介声强法：•硬件上需要声强探头 •可用于远场和近场测试 •只能用于测试稳态工况传统声全息支持规则阵列声全息：•阵列尺寸大于被测对象 •用于近场测试 •高频段需要更多的麦克风iNAH技术支持不规则阵列声线法：• 阵列尺寸小于被测对象 •只能用于远场 •低频空间分辨率一般声聚焦：•与声线法相同，但可扩展到近场 •空间分辨率是声线法2倍声强法优点 支持 ISO/ANSI 标准 在工业上有广泛的应用 支持声功率计算 缺点 声强探头比较昂贵 一般用于远场测试 在进行噪声源识别时比较耗时声线法：Beamforming 和 声聚焦 Focalazation声线法和声聚焦均认为所有麦克风是同时记录声 压信号。
物理实验技术中的声学测量方法
物理实验技术中的声学测量方法声学测量方法是物理实验技术中的重要组成部分，它应用于各个领域，如声学、机械、电子等。
声学是关于声音的科学研究，而声学测量方法则是通过各种手段来获取和分析声音的性质和特征。
在物理实验实施中，声学测量方法主要应用于声学特性、声波传播和声学设备的测试和研究。
声学特性包括声压、声强、声频和频谱分析等，这些特性的测量对于研究声音的产生、传播和接收过程非常重要。
声压是指声音在介质中产生的压力变化，通常以帕斯卡（Pa）作为单位。
测量声压需要使用声压计，它是一种专门用于测量声音强度的仪器。
声压计根据不同频率的声音声压级来确定声音的强度，通常以分贝（dB）表示。
与声压相似，声强也是声音的一种量化指标，它是指单位面积上通过的声能的大小。
声强的测量也需要使用专门的仪器，如声强计。
声强计通过测量声能流动速率和测量区域的面积来计算声强值。
频谱分析是一种常用的声学测量方法，它用于分析声音信号中不同频率成分的强度和相对比例。
频谱分析可以帮助研究人员了解声音信号的频率结构和声音信号中不同频率成分的特征。
在频谱分析中，常用的仪器是频谱分析仪，它可以将声音信号转化为频谱图来展示声音信号的频率分布情况。
声波传播是声学研究中的一个重要问题，声学测量方法在这方面也发挥着重要作用。
声波传播的测量通常通过测量声速和衰减等参数来进行。
声速是声音在介质中传播的速度，它的测量可以通过测量声音的传播时间和传播距离来计算。
而声波的衰减是指声音在传播过程中逐渐减弱的现象，它的测量可以通过测量声音的强度随着传播距离的变化来进行。
此外，在声学设备的研究和测试中，声学测量方法也是至关重要的。
例如，扬声器的频率响应曲线是衡量其性能优劣的一个重要指标，声学测量方法可以帮助研究人员对扬声器的频率响应进行测量和分析。
另外，麦克风的灵敏度和频率响应也需要通过声学测量方法进行测量。
总的来说，声学测量方法在物理实验技术中发挥着重要作用。
它不仅可以测量和分析声音的性质和特征，还可以应用于声学、机械、电子等多个领域。
声学检测技术第三章2
c2
2a
3.2 斜探头的横波声场 扩散角: 在平行于纸面的平面内，声束不对 称于声束轴线，分上半扩散角和下半 扩散角
上半扩散角大于下半扩散角
3.2 斜探头的横波声场 小结
1、活塞声源辐射声场特性 在近场区声场具有严重的空间不均匀性， 但平均地却可以看成是近似的平面波束； 在远场区，辐射声束逐渐发散，并且除了 主瓣外，还存在旁瓣。 2、声轴线上的声场分布特性： 近场区存在极大值和极小值点； 远场区声压随距离的增加单调减少，在3倍 近场区以外，以球面波的规律传播。
s s2
实际关心的是试件中的近场长度
D 2 cos Nt 4s 2 cos
3.2 斜探头的横波声场 在垂直入射到两种介质中，与声速有关 c
zn zn 2 L
1
在倾斜入射到两种介质中，与声速（波 tg 型）和角度有关 z nS z nS L1 tg 3.指向性 与纵波指向性相似，定向发射 在垂直纸面的平面内，声束对称于轴 线 s2 ＝ arcsin 1 . 22 ＝ arcsin 指向角为 0 D
3.2 斜探头的横波声场 三、横波声场分析方法 采用假想声源，在工件中产生横波辐 射 圆形晶片在界面上有个投影 从理论上讲,这个投影是一个椭圆形 应力区 D 可看成声源
D / cos
D
3.2 斜探头的横波声场 虚拟横波声源 横波声源是一个椭圆 长轴为D cos 短轴为 D1 D cos
声学检测技术
第3章 辐射声场与规则体的回波声压 3.2斜探头的横波声场 一、横波的产生 横波探头 波形转换 纵波倾斜入射的工件表面，在工件中 产生纵波和横波，当入射角在第一临界 角和第二临界角之间时，工件中仅有横 波。
3.2 斜探头的横波声场 二、声场分布特点 声场由两部分组成： 第一种介质中的纵波 声场 第二种介质
声学原理及声学测试概要
44.547 3
22.273 7
1 000
1 414.547 3
2 000
2 828.40
1 414.20
125
176.775
88.387 5
4 000
5 656.80
2 828.40
250
353.550
176.775
8 000
11 313.6
5 656.80
1.频率 声源在一秒钟内振动的次数叫频率，记作f，单位为Hz。 2.波长 沿声波传播方向，振动一个周期所传播的距离，或在波形上相位相同的相邻两点间的距离称为波长，用λ表示，单位为m。 3.声速 一秒时间内声波传播的距离叫声波速度，简称声速，记作c，单位为m/s。
1、声音和声波及振动
与声源不同距离处的压力变化，中间的一条水平线代表空气处于正常的大气压力，起伏曲线代表因声波经过时压力的增加和减少，亦即增加或减少的大气压。 对于中等响度的声音，这种压力变化仅为正常大气压的百分之一。
超声波
* 超声波：频率高，波长短，定向传播性好， 穿透性好，在液体、固体中传播时，衰减很小， 能量高等。
响度级
图 等响曲线(又称ISO等响曲线)
响度与响度级的关系 根据大量实验得到，响度级每改变10方，响度加倍或减半。 或
响度级的合成不能直接相加，而响度可以相加。
计权声级
A计权声级是模拟人耳对55dB以下低强度噪声的频率特性。 B计权声级是模拟55～85dB的中等强度噪声的频率特性。 C计权声级是模拟高强度噪声的频率特性。 D计权声级是对噪声参量的模拟，专用于飞机噪声的测量。
1、响度和响度级 响度是人耳判别声音由轻到响的强度等级概念，响度的单位叫“宋”，1宋的定义为声压级为40dB，频率为1000Hz，且来自听者正前方的平面波形的强度。如果另一个声音听起来比这个大n倍，则声音的响度为n宋。
声学无损检测技术研究
声学无损检测技术研究声学的无损检测技术可以被定义为一种非破坏性检测技术，它适用于各种物体的检测，包括了水、空气、金属、混凝土等等。
声学无损检测技术广泛应用在检测性能退化、隐蔽缺陷、质料结构以及组织属性等等方面。
本文将从声学无损检测技术的定义、分析和实际应用角度，对其进行一些探讨。
一、定义的概述声学无损检测技术被定义为一种非破坏性检测技术，可以无需破坏被检测物体，从而检测它们的扭曲、出现裂缝、疲劳、腐蚀、瘀伤、变形以及构图等方面的性能分布。
声学无损检测技术技术能快速、可靠地检测各种物体的不可见缺陷，并提供必要的信息以便进行快速的维修和更换操作。
二、声学无损检测技术的分析声学无损检测技术基于材料的声波特性，从而对其进行必要的检测和诊断。
它在很大程度上依赖于探测仪表的性能、灵敏度和可靠性。
声学无损检测技术涉及的主要参数包括波速、振幅、频率以及相位的测量。
在声学无损检测技术中，探头产生的波将在受检物体内部传播，从而在其内部反射和传播。
根据探头和受检物体的不同材料特性，反射和传播出来的波将呈现出不同的形态。
通过分析这些波的形态，我们可以推断出受检物体的畸变情况，并进一步确定其中存在的缺陷类型和位置。
在信噪比允许的范围内，声学无损检测技术能够检测到很小的缺陷，因此，在工业制品的生产和使用方面有着广泛的应用。
三、实际应用及其前景声学无损检测技术的实际应用包括水下测深、地质探测、铁路检测、建筑结构检测、水泥混凝土以及金属结构的检测等。
在航空工业上，声学无损检测技术被广泛应用于飞机外壳和发动机的检测，以及其他一些航空部件的性能检测。
在医学领域中，声学无损检测技术的应用包括产前检查、听力和语音诊断、以及影像技术的快速检测等。
从长远来看，声学无损检测技术还有广阔的前景。
它可以应用于更多领域，包括自动化控制、机器视觉、机器人技术以及自动驾驶技术等。
未来，我们还将看到更多先进的算法和机器学习技术的引入，以提高声学无损检测技术在工业和医疗领域中的应用效率。
物理实验技术中的声学性能测试方法与技巧
物理实验技术中的声学性能测试方法与技巧声学性能测试是物理实验技术中非常重要的一部分。
通过对声学性能的测试与评估，可以有效地了解和评估声学系统的性能，帮助科学家和工程师进行研究和开发。
本文将介绍一些常用的声学性能测试方法与技巧，以帮助读者更好地理解声学测试领域的相关知识。
一、声学性能测试的基本原理声学性能测试主要涉及声音的传播、衰减、回声等特性的测量和评估。
其中，常用的测试参数包括声压级、声强度、频率响应等。
测试的基本原理是通过声音的产生和控制，测量声音在空气中的传播和反射特性，进而评估声学系统的性能。
二、声压级的测量方法声压级是声音强度的量化表示，常用单位为分贝（dB）。
测量声压级的常见方法是使用声级计或测音仪。
使用声级计时，需将测量的声压值与标准参考值进行比较，并换算成分贝值。
而测音仪则可以直接读取声压级的数值。
三、声强度的测量方法声强度是声音能量传播的指标，与声源的功率和传播距离有关。
常用的声强度测量方法包括声压法和声强度法。
声压法通过测量声压的分布及变化来计算声强度，而声强度法则通过测量声波的传播速度和介质的密度来计算声强度，更加准确和可靠。
四、频率响应的测量方法频率响应描述了声学系统在不同频率下的传输特性。
测试频率响应时，可以使用信号发生器产生不同频率的声音，然后用麦克风或传感器接收和测量声音的强度。
通过比较输入和输出信号的差异，可以得到声学系统在不同频率下的响应曲线。
五、回声时间的测量方法回声时间是描述声学系统中声音残留的时间。
常用的回声时间测量方法是采用脉冲信号并测量其衰减的时间。
在实际测试中，可以使用回声时间分析仪或频谱分析仪等设备。
通过测量声音信号从发送到反射回来的时间间隔，可以得到回声时间和声学系统的声学环境信息。
六、测试技巧与注意事项在进行声学性能测试时，需要注意以下几点技巧与注意事项。
首先，选择适当的测试设备和仪器，并确保其准确和可靠。
其次，在进行测试前，需要做好实验场地的准备工作，如降噪处理和消除干扰源等。
海洋物理学中的声学测量技术与应用
海洋物理学中的声学测量技术与应用在海洋物理学领域，声学测量技术被广泛应用于深海探测、海洋生态研究、海底地质勘探等领域。
声学测量技术利用声波在海水中传播的特性，通过测量声波的传播时间、强度和频谱等参数，可以获取丰富的海洋环境信息。
一、声学信号的传播原理声波是一种机械波，传播的介质是海水。
在海洋中，声波的传播受到海水的吸收、散射和传播路径的影响。
海水的吸收会导致声波的能量逐渐减弱，而散射会导致声波的传播方向发生改变。
传播路径的复杂性（包括水平传播路径和垂直传播路径）也会对声波的传播产生影响。
二、声学测量技术的分类根据测量目的和应用领域的不同，声学测量技术可以分为不同的类别。
以下是几种常见的声学测量技术：1. 声速剖面测量技术声速剖面测量是一种用于测量海水中声速随深度变化的技术。
通过测量声波传播的时间和距离，可以计算出不同深度的声速值。
声速剖面可以提供海洋水团的垂直分布和变化信息，对海洋环流和海水运动的研究具有重要意义。
2. 地震学测量技术地震学测量技术在海洋物理学研究中被广泛应用。
通过发送地震波并测量反射或折射波，可以获取海底地质结构、构造特征以及地壳运动等信息。
地震学测量技术是深海勘探中最常用的技术之一，对于油气资源勘探和海底地质灾害预警有着重要的应用价值。
3. 声呐测量技术声呐是一种利用声波回波来获取目标位置和性质的测量技术。
在海洋物理学中，声呐广泛应用于水下目标探测、海底地形测量和海洋生态研究等领域。
通过测量声波的反射时间和强度，可以获取水下物体的位置、形态以及周围环境的信息。
三、声学测量技术的应用案例声学测量技术在海洋物理学中有着广泛的应用。
以下是几个典型的应用案例：1. 海洋生态研究声学测量技术可以用于海洋生态系统的研究。
通过测量声波的反射回波，可以获取海洋生物的分布、数量和行为特征等信息。
同时，声学测量技术还可以用于测量海洋中的颗粒物浓度和颗粒物的粒径分布，为海洋生态环境的评估和保护提供数据支撑。
基于声音信号的声学测量技术发展
基于声音信号的声学测量技术发展声学测量技术是一门研究声音产生、传播和接收的学科，它在各个领域都有着广泛的应用。
随着科技的不断进步，声学测量技术也在不断发展，为我们提供了更为精确和全面的声学信息。
本文将探讨基于声音信号的声学测量技术的发展。
一、声学测量技术的基本原理声学测量技术的基本原理是通过测量声音信号的参数来获取相关信息。
声音信号由声波产生，传播到接收器后被转化为电信号进行分析。
声学测量技术通过测量声音信号的频率、振幅、相位等参数，可以获取声音的强度、频谱、声场特性等信息。
二、声学测量技术在工程领域的应用声学测量技术在工程领域有着广泛的应用。
例如，在建筑工程中，可以利用声学测量技术来评估建筑物的声学性能，包括噪声传播、隔声效果等。
在汽车工程中，声学测量技术可以用于评估车辆的噪声水平，优化车内声学环境。
在航空航天领域，声学测量技术可以用于评估飞机发动机的噪声水平，提高飞行安全性。
三、声学测量技术在医学领域的应用声学测量技术在医学领域也有着重要的应用。
例如，在听力学中，声学测量技术可以用于评估人的听觉功能，并帮助诊断听力障碍。
在心脏病学中，声学测量技术可以用于检测心脏杂音，辅助医生进行疾病诊断。
此外，声学测量技术还可以用于评估人的睡眠质量，帮助治疗睡眠障碍。
四、声学测量技术在环境监测中的应用随着环境问题的日益突出，声学测量技术在环境监测中的应用也越来越重要。
例如，在城市规划中，声学测量技术可以用于评估城市噪声水平，为城市规划提供科学依据。
在工业生产中，声学测量技术可以用于评估工业噪声对周围环境的影响，保护环境和员工的健康。
五、声学测量技术的发展趋势随着科技的不断进步，声学测量技术也在不断发展。
一方面，随着传感器技术的进步，声学测量设备变得更加精确和灵敏，可以对声音信号进行更为准确的测量。
另一方面，随着计算机技术的发展，声学测量数据的处理和分析也变得更加高效和智能化。
六、声学测量技术的挑战与展望虽然声学测量技术取得了很大的进步，但仍然存在一些挑战。
【超声二级取证】声学检测技术第三章3
第3章 仪器、探头和试块 测直探头和仪器的盲区范围； 测斜探头的入射点； 测斜探头的折射角； 测斜探头和仪器的灵敏度余量； 调整横波探测范围和扫描速度； 测斜探头声束轴线的偏斜。 荷兰试块的改进型：CSK-ⅠA
第3章 仪器、探头和试块 2.ⅡW2试块（牛角试块） 注意半径25弧面的多次反射波位置 用途： 斜探头的入射点； 斜探头的折射角； 仪器性能；组合灵敏度 探测范围和扫描速度；
第3章 仪器、探头和试块 对比试块 CS-1和CS-2试块－平底孔试块系 列 主要用途： 测纵波平底孔实用AVG曲线； 调整探伤灵敏度； 对缺陷定量；测仪器性能； 测直探头与仪器的组合性能。
第3章 仪器、探头和试块 CSK-ⅡA、CSK-ⅢA、CSK-Ⅵ长横 孔或短横孔试块 主要用途： 测横波平底孔实用AVG曲线； 调整探伤灵敏度； 测斜探头的K值。 RB试块 3 横通孔
第3章 仪器、探头和试块 钢板检测试块 5 平底孔试块 主要用于调节探伤灵敏度 适用于板厚6－250mm
第3章 仪器、探头和试块 棒材纵波试块 用于仪器灵敏度调整与缺陷评定
第3章 仪器、探头和试块 本章小结 A型仪器的组成部分和作用； 压电效应和逆压电效应； 压电材料的主要性能参数； 探头型号； CSK-1A试块各部分的用途； 仪器和探头的性能及测试方法。
第3章 仪器、探头和试块
第3章 仪器、探头和试块 超声试块的作用 1.校验仪器和探头的性能 如水平线性、垂直线性、动态范围、 灵敏度余量、分辨率、盲区。 2.确定探伤条件 确定探伤灵敏度、调整扫描速度 3.确定缺陷的位置和大小 4.探索探伤方法
第3章 仪器、探头和试块 二.超声试块的分类 按来源分 1.标准试块 具有规定的材质、表面状态、几何 形状和尺寸 作用：评定和校准超声检测设备 制造：由权威机构讨论通过，其特 性与制作要求有专门的标注规定。
声学测量
量热法的测量原理是用易吸收声能的固体材料如石蜡等制成的小球作为声强测量探针的敏感元件，当将它置 于声场中时，小球吸收的声能转化为热，使其温度升高，用热敏电阻或温差电偶等器件测出其温度变化而得到声 强。由于敏感元件、测温器件等的灵敏度低及稳定性差，适宜于测量较大的声强值，另外此法测得的是一定时间 内的平均声强。
声学测量
研究声学测量技术的科学
01 简介
目录
02 历史背景
03 声学中的基本量
04 声强级
05 传声器和水听器校准
06 声学测试环境
07 声强测量
09 指标
目录
08 声功率测量
基本信息
声学测量是研究声学测量技术的科学。
简介
简介
包括测量方法和测量仪器。基本的声学测量声强测量、声强测量、声质点速度测量、波长测量、加速度测量、 传声器和水听器绝对校准、通信系统检测、语言可懂度测试、听力测量、声波分析、电声仪器性能评价、房间音 质测量等。近代声学测量的仪器设备有各种电容传感器和电子放大记录设备、模拟和数字波谱分析仪、声强计、 加速度计、驻波管等，以及消声室、混响室、隔声室、高声强实验室、消声水池和混响水池。
国际标准化组织 (ISO)近年来制定了在各种声学测试环境（如消声室、混响室、反射平面上的自由场等） 下，以不同准确度(精密、工程、简易等)要求，测定空气中噪声源声功率级方法的一系列国际标准(ISO3740～ 3746)。用这些方法，可以测倍波带，测量准确度从0.5～5dB。
噪声源声功率级的测定，还可用与标准噪声源比较的方法得到。标准噪声源是一个已用标准方法测定声功率 级的标准声源，它能在大于3.4cm~3.4m的波长范围内产生宽带稳定噪声，在此波段内，倍波带声功率级间的偏差 应小于±3dB。标准噪声源有电动式、风扇式和打击式等几种结构。
声学检测技术第三章1
2 ห้องสมุดไป่ตู้ a
0
A H 0c0r0va
有 A A 当振动速度一定时，有： 声源振面大时,辐射声压大，反之就小； 振动面越大，低频声越丰富。
L H
3.1 活塞声源的辐射声场 辐射阻抗：
声源大小和声波频率不一样时，辐射声压 不同，即声源的辐射特性不同。 声源使介质发生形变，产生声波；辐射的 声场对声源有反作用。 Z r Rr jX r 2 kr 1 R c ( kr ) S0 X r 0c0kr0 S0 当 r 0 0 0
3.1 活塞声源的辐射声场
3.1 活塞声源的辐射声场
指向特性同活塞的尺寸与波长的比值有关 声源尺寸与波长比较较小时，辐射的声压几乎 没有指向性，指向性图是个圆； 随着声源尺寸的增大或频率的提高，指向性越 来越尖锐，并且除了主瓣还出现了旁瓣，并且逐 渐增多。
3.1 活塞声源的辐射声场 半扩散角 ka sin 3.83 一阶贝塞尔函数为零
2
A值不仅与球源的振速有关，与声源大 小、辐射频率有关。
3.1 活塞声源的辐射声场 讨论： A c kr v
0 0 2 0 a
1 ( kr0 ) 2
1）声源半径比较小或频率比较低 kr 1 A c kr v 点声源 2）声源半径比较大或频率比较高 kr 1
0
L
0 0
r
当 r0 a 根据二项式定理，有
r0 sin cos r r0 cos( , r0 ) cos( , r0 )
r0
3.1 活塞声源的辐射声场 把上面的几个近似带入声压表达式, 有 k 0 c0 va j (t kr )
3.1 活塞声源的辐射声场 二、圆形活塞声源辐射的声场
声学测量
电动传声器是以电磁 感应为原理，以在磁 场中运动的导体上获 得输出电压的传声器， 常见的有动圈式和带 式两种
静电式：
——压电式传声器 ——电容式传声器
*驻极体传声器
静电传声器是以电 场变化为原理的传 声器，常见的有电 容式和压电式两种
③按与音响设备连接方式分 有线传声器 无线传声器
自由声场灵敏度在消声室采用互易法校准，声压灵敏度 在耦合腔中采用互易法校准。
传声器的指向性：传声器的灵敏度随声波入射方向而
变化的特性。传声器的指向性常用指向性图、指向性 指数和指向性频率响应来表示。 ●传声器指向性图：在某一频率下的灵敏度随声波入射 角的变化，用极坐标表示所得的曲线。 ●传声器的指向性因数：传声器某一频率的正向自由场 灵敏度的平方与其同频率的扩散场灵敏度平方之比。 用对数表示则为传声器的指向性指数 。
s 1 R s 1
2 x0 ( 1) x1 x0
(其中s pmax / pmin )
( x0 , x1为第一、二声压极小值
的位置）
推导: 声管中距离样品x处的声压：
px pi e
而复反射系数有：
jkw x
jkw x ˆ Rpi e
j ˆ R Re
所以，
Rθ声源的指向性因数（取决于与声源与接收点的相对 关系） a.当声源在房间中央，以球面方式辐射，Rθ =1 b.以半球面方式辐射，Rθ=2 c. 声源置于两墙面交接上，以1/4辐射，Rθ=4
注意：在混响室内只要离开声源一定的距离，即在混 响场内，与房间有关的反射声压远大于直达声压。
公式可近似写为：
1
水听器
传声器扩散声场灵敏度是 指传声器的开路输出电压 与传声器放入扩散声场之 前在传声器放置位置上的 扩散声场声压之比
【超声二级取证】声学检测技术第三章4
灵敏度-发现小缺陷的能力
分辨力-识别两个相邻缺陷的能力
盲区-影响近表面缺陷的识别
第3章 仪器、探头和试块 1.灵敏度余量 灵敏度的含义 系统能够发现的最小缺陷，常用 灵敏度余量表示。 灵敏度余量 仪器处于最大输出状态，使规 定的反射体回波达到基准高度仪器所 衰减的总量（或保留的增益量）。
第3章 仪器、探头和试块 试块：CS-I试块，CSK-IA试块 测量： 第一步：测定电噪声不大于规定 值时仪器的衰减器（增益器）读数N1 第二步：用规定的探头、试块， 使人工反射体的回波高度达到规定的 高度，读取衰减器的读数N2 灵敏度余量=N2-N1
第3章 仪器、探头和试块 衰减器（增益器)准确度-对灵敏度调 整和缺陷定量有影响 与示波管结合的性能,包括垂直偏转 极限 线性范围和动态范围 动态范围-输入信号幅值范围
第3章 仪器、探头和试块 时基部分: 水平线性-影响缺陷定位的准确性 脉冲重复频率 与示波管组合的性能,包括水平偏 转极限、线性范围
第3章 仪器、探头和试块 脉冲发射部分： 脉冲发射幅度-影响发射能量 脉冲上升时间-与频谱的带宽相关 脉冲发射宽度-影响发射波形 发射脉冲频谱-与上述参数相关
第3章 仪器、探头和试块 接收部分: 垂直线性-影响缺陷的定量精度 频率响应-接收电路带宽,波形不失真 噪声电平-限制仪器的最大灵敏度 最大使用灵敏度-系统接收小信号的 能力
X L 35 K1 70 X L 35 K2 30 X L 35 K3 1.5
第3章 仪器、探头和试块 3.声束偏斜角的测量
试块：CSK-IA
测量
第3章 仪器、探头和试块 4.双峰的测量
试块：带有横孔的试块
测量
第3章 仪器、探头和试块 三、仪器与探头的综合性能及测试
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在平衡位置附近进行往复的周期运动。
3.1 活塞声源的辐射声场
二、圆形活塞声源辐射的声场
几点假设： 活塞上各点的振动是同相同速； 整个声源由无限多个小声源组成；
每个小声源向半空间辐射对称球面波； 声场中的每一点的声压是每个小声源辐射 声波的叠加。
辐射对称球面波
球坐标下的声压为
dr
p Aej(tkr)
r0
r
r
vr
1
0
pdt r
vr rA 0c0(1j1k)rej(tk)r
A取决于球面振动情况，表明声场的特
征与球面的振动有关。
3.1 活塞声源的辐射声场
设球面表面的振动速度是 v球vaej(tk0r)
边界条件：在球的表面处，媒质质点速度
等于球源表面的振动速度。
声学检测技术
第3章 辐射声场与规则体的回波声压
3.1活塞声源的辐射声场
辐射： 声源的振动在周围的介质中激发声波。 研究内容：
根据声源的特性确定声场的性质; 介质性质对声源的影响。 如声场的空间分布； 随距离变化的规律； 辐射阻抗对激发声源振动的影响。
3.1 活塞声源的辐射声场
一、声源类型
1.脉动球源：
2）声源半径比较大或频率比较高kr0 1
AH0c0r0va
有 A A
L
H
当振动速度一定时，有：
➢声源振面大时,辐射声压大，反之就小；
➢振动面越大，低频声越丰富。
3.1 活塞声源的辐射声场
辐射阻抗：
声源大小和声波频率不一样时，辐射声压
不同，即声源的辐射特性不同。
声源使介质发生形变，产生声波；辐射的
声场对声源有反作用。 Zr RrjXr 当 kr0 1 Rr 0c0(k0r)2S0Xr 0c0k0rS0
3.1 活塞声源的辐射声场
有
p j 0va ej(tkr0) r0
a 0
d21
2
0
e
jks
in
co
sd
j 0va
r0
e j(t kr0 )
a
0 J0(ksin)d
j
0vaa2
2r0
ej(tkr0来自)2J1(k asin) kasin
3.1 活塞声源的辐射声场
结论：pj2 0v r 0 aa2ej(tk0)r 2J1 k(ksasa iin n ) ➢圆形声源辐射的声场中的声压随距离r，时 间t而变，在远场区，声压与距离成反比； ➢在相同距离不同方向的位置上,声压是不 均匀的,当
kr0 1 Rr 0c0S0
Xr 0
结论：介质的特性阻抗影响声源的振动。
➢增加了系统的阻尼作用，能量以声能传播；
➢增加了声源的质量-同振质量。
3.1 活塞声源的辐射声场
2.点声源：
脉动球源的半径无限缩小的极限情况，即
kr 0 << 1
此时，
2
pr1 0c 0k (k 0 2v 0 r)a r2ej(t k r 2)jk40c r0Q 0ej(tk)r
(vr)rr0 v球
vrr0A 0c0(1j1 k)erj(tk)rvaej(tk)r
A
r00c0
(1
j1kr)va
3.1 活塞声源的辐射声场
A的表达式
A(v 1a r01 0c0)j1 var 02jkk0 0cr0v1 ar 02kk 2r0 02 c0(k0rj)
A Aejk0r j A
2
r02
r0 a
根r 据r 0 二项c式o ,定r 0 ) s 理c( ，o,s 有r0)( rr0 0sinco s
3.1 活塞声源的辐射声场
把上面的几个近似带入声压表达式,
有
p j k0c0va e j(tkr)ds
s 2r
a 2 j 0va e j(tkr)dd
0 0 2r
此表达式是活塞轴上声场的严格解
3.1 活塞声源的辐射声场
声压幅值为
p20c0vasik 2 n( a2z2z)
p2p0sin(
D2 z2
z)
4
p2p0sin(
00 时，声场的声压最大。
产生原因：各个小面元产生的声波相位不同 产生干涉，干涉的结果使声场出现指向性。
3.1 活塞声源的辐射声场
2.声轴线上声压幅值的分布特性
此时, 0
r r02 2 取一个微小圆环，
dpjk2 0cr0vadsj etkr
a
r
O
r0
P
z
进行积分计算，得：
p20c0vasik 2 n (rz)ej tk 2(rz) 2
0c0kr02va
1 (kr0)2
arctg( 1 )
k r0
脉动球源辐射声压
p A ej(tkr)
A值不仅与球源的振速有r关，与声源大
小、辐射频率有关。
3.1 活塞声源的辐射声场
讨论： A 0c0kr02va 1 (kr0)2
1）声源半径比较小或频率比较低kr0 1
点声源
AL0c0k0r2va
其中 Q0 4r02va 称为点源强度。
点源辐射声压在理论分析中非常重要。
3.1 活塞声源的辐射声场
3.组合声源
yQ
线状阵列声源：
r
等间距点源组成
rn
平面声源： 同一平面上的点源组成
x
zQ
r
y
x
3.1 活塞声源的辐射声场
4.活塞声源
定义：处于发射状态的晶片作像活塞一样 的往复振动
平面声源固定在无限大障板上 向半空间辐射声波
Q点产生的声压的叠加
p jk0 c 0 v aej( t k)d r sa2 j 0 v aej( t k)rdd
s 2r
00 2r
3.1 活塞声源的辐射声场
当Q点距圆形声源足够远时,
用1 r0
代替
1 r
r r02 2 2r0cos(,r0)
r0 r
当 r0
12
r0
cos(,r0)
j 0va e j(tkr0 )
a
d
e d 2 jk sin cos
2r0
0
0
3.1 活塞声源的辐射声场
对于积分式
pj ve 0a j( t k0) ra d2 ej ks ic n od s
2r0
0
0
进行数学处理，根据贝塞尔函数的性质
J0(ksin )2 10 2ej(ksi)nco d s x0J(x)d xx1J(x)
Q0 2r02va
pjk20cr0Q0ej(tk)r
3.1 活塞声源的辐射声场 1.声场中的远场声压分布特性
研究声场中任意点的声压表达式
声源中有一个小的单元 ds
ds 在Q点产生的声压：
dpjk20cr0Q0ej(tk)rds
Q (r0 , )
r0
r
dsdd
o
a
ds
3.1 活塞声源的辐射声场
Q点的声压 是整个圆形声源上所有小声源在