超声波衰减特性的研究实验方案

三、实验内容 1.测量钢和铝中纵波的衰减 1)利用耦合剂将直探头与钢试块耦合，使超声波分析测试仪显示声波的各次回波 2)调节增益及显示范围，得到较为理想的回波信号 3)分别记录第一、二、三、四次回波的幅值，即为相应的相对声强级 4)利用试块上的校孔可以得到更多的不同距离，测量相应的回波幅值
5)利用铝试块重复上述实验步骤 6)利用逐差法处理所记录的数据，通过拟合，验证式 2 中声强级与传播距离的关系，求出直 线斜率的绝对值，即为衰减系数
四、实验装置 1) 测试试块：钻有６个Φ 1 横通孔钢和铝试块各一块 2) 探头：纵波直探头，横波斜探头，水浸式聚焦探头。 3) 微机系统：包括主机、超声卡、A/D 卡等。 4) 超声测量水槽及扫描成像试块。 5) 耦合剂：机油。
2. 测量钢和铝中横波的衰减 1)利用耦合剂将斜探头与钢试块耦合，使超声波分析测试仪显示声波的各次回波，并调节得 到较为理想的回波信号 2)分别记录由试块上不同小孔反射产生回波的幅值，即为相应的相对声强级 3)利用铝试块重复上述实验步骤
3.（选做）测量水中声波的衰减 （实验方案与前两个实验类似， 但由于没有实际测量过超声波在水中的反射回波， 难以判断 利用 Css-1 型超声波扫描成像仪测量其幅度时是否能明显测量出其衰减幅度或是否由于衰减 幅度过大而无法满足多组测量的要求，故将此实验暂定为选做。 ）
超声波衰减特性的研究实验方案
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一、实验目的 1.了解声波的传播机理； 2.了解声波衰减的原理 3.学习利用 Css-1 型超声波扫描成像仪对超声波进行测量
二、实验原理 1.声波的传播机理 （由于该部分内容较多且繁杂，与实验方案关系不大，为便于老师审阅，此处暂时略去，会 写入最终版实验方案中。 ） 2.声波衰减的原理 声波传播时，能流密度和声压幅将衰减；首先，球面波由于波射线发散而波面增大，有限能 流分布的面积增大，故声强声压幅均衰减。另一方面，对于平面波，传播过程中部分能量被 介质吸收，转变为热运动能，故声强逐步衰减，如下式所示：
I d Ie ad
（1）
式中 I 表示入射初始声强， I d 表示深入介质 d 处的声强， a 为衰减系数，与波的频率及介 质性质有关。分别用 LId 和 LI 表示开始入射和深入介质 d 处的声强级，则有：
LId LI a0 d
（2）
式中 LI 单位取 dB， a0 亦称衰减系数，与式 1 中 a 作用类似。 利用 Css-1 型超声波扫描成像仪，可以直接在示波界面上得到超声波的相对声强级。