超声波衰减
超声波在材料中传播的实验方法与途径
超声波在材料中传播的实验方法与途径超声波是一种机械波，其频率高于人类能听到的范围。
它在许多领域中有着广泛的应用，如医学影像、材料检测和工业无损检测等。
了解超声波在材料中的传播特性对于实际应用至关重要。
本文将介绍一些常用的实验方法和途径，以帮助我们更好地研究和利用超声波在材料中的传播。
一、超声波生成方法1. 压电效应：压电效应是最常用的超声波生成方法之一。
通过在压电材料上施加电压，可以使其产生应力变形，从而激发超声波的产生。
2. 激光光束脉冲法：利用激光光束脉冲的瞬时能量，通过光-声转换过程产生超声波。
该方法具有高灵敏度和高分辨率的优点，在材料中传播时能提供较好的波谱信息。
3. 电磁感应法：通过电磁感应原理，利用电磁场作用于导电材料产生感应电流，从而引发超声波的产生。
二、超声波传播特性的测量方法1. 超声波传播速度的测量：利用超声波在材料中传播的时间和距离，可以计算出其传播速度。
常用的方法有直接测量和经典法。
2. 超声波衰减的测量：衰减是指超声波在传播过程中能量逐渐减弱。
通过测量入射波和透射波的幅度变化，可以得到超声波在材料中的衰减系数。
3. 超声波频率的测量：超声波的频率对其传播特性有着重要的影响。
可以通过频谱分析的方法测量超声波的频率，并进一步分析其传播特性。
三、超声波在材料中传播的途径1. 声传导：声传导是最常见的超声波在材料中传播的途径。
当超声波与材料接触时，会引起材料内部的声传导现象，从而在材料中传播。
2. 共振传播：共振是指当超声波的频率与材料的固有频率相匹配时，会在材料中引发共振现象，从而产生增强的传播效果。
这种传播途径在一些材料中具有重要的应用价值。
3. 能量耗散传播：超声波能量在材料中传播过程中，会与材料内部的缺陷、界面等发生相互作用，从而产生能量耗散传播的现象。
该途径可用于检测材料中的缺陷和损伤。
总结：本文介绍了超声波在材料中传播的实验方法与途径。
超声波的生成方法包括压电效应、激光光束脉冲法和电磁感应法。
超声波衰减系数的测量实验报告
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。
超声波探伤的物理基础——(第八节超声波的衰减)
第一章 超声波探伤的物理基础第八节 超声波的衰减超声波在介质中传播时，随着传播距离的增加，其声能量逐渐减弱的现象叫做超声波的衰减。
在均匀介质中，超声波的衰减与传播距离之间有一定的比例关系，而不均匀介质散射引来的衰减情况就比较复杂。
一、产生衰减的原因凡影响介质质点振动的因素均能引起衰减。
从理论上讲，产生衰减的原因主要有以下三个方面：1. 由声束扩散引起的衰减超声波传播时，随着传播距离的增大，非平面波声束不断扩散，声束截面增大，因此，单位面积上的声能(或声压)大为下降，这种扩散衰减与传播波形和传播距离有关，而与传播介质无关。
对于球面波，声强与传播距离的平方成反比，即2X 1I α，声压与传播距离成反比，即X1P α。
对于柱面波，声强与传播距离成反比，声压与传播距离的平方根成反比，即X 1P α。
对于平面波，声强，声压不随传播距离的变化而变化，不存在扩散衰减。
当波形确定后，扩散衰减只与超声波传播距离(声程)有关。
扩散衰减是造成不同声程上相同形状和尺寸反射体回波高度不等的原因之一，这在声压方程中已经解决。
2. 由散射引起的衰减超声波传播过程中遇到不同声阻抗的介质所组成的界面时，会产生散乱反射，声能分散，造成散射衰减。
固体中尤以多晶体金属的非均匀性(如杂质、粗晶、内应力、第二相等)引起的散射衰减最为明显。
多晶体晶界会引起超声波的反射和折射，甚至伴有波型转换，这种散射也可称作瑞利散射。
散射衰减随超声波频率的增高而增大，且横波引起的衰减大于纵波。
3. 由吸收引起的衰减质点离开自己的平衡位置产生振动时，必须克服介质质点间的粘滞力(和内摩擦力)而做功，从而造成声能损耗，这部分损耗的声能也将转换成热能。
在超声波传播过程中，这种由于介质的粘滞吸收而将声能转换成热能，从而使声能减少的现象称为粘滞吸收衰减。
在超声波探伤中它并不占主要地位。
二、衰减规律和衰减系数超声波在不同介质中的衰减情况常用衰减系数加以定量表示。
超声波传播过程中的衰减规律与其波形有关。
超声波衰减系数的测量-讲义及数据
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。
超声波衰减方程
超声波衰减方程：理解声波在介质中的衰减现象
超声波衰减方程是描述超声波在介质中传播时，其振幅随距离增加而减少的数学模型。
超声波衰减是由于声波在传播过程中受到介质内部各种因素的影响，如散射、吸收和扩散等，导致声波能量逐渐减小。
理解超声波衰减方程对于声波的传播、探测和应用具有重要意义。
超声波衰减方程的一般形式为：A(x) = A₀e^(-αx)，其中A(x)表示在距离声源x处的声波振幅，A₀为声源处的振幅，α为衰减系数，表示声波振幅随距离衰减的速度。
衰减系数α与介质的性质、频率和温度等因素密切相关。
衰减系数α是超声波衰减方程中的关键参数。
它的大小反映了声波在介质中的衰减程度。
衰减系数α越大，表示声波衰减越快；反之，衰减系数α越小，表示声波衰减越慢。
衰减系数α与介质的声阻抗、声波频率以及介质中的散射和吸收等因素有关。
在实际应用中，超声波衰减方程对于声波探测、成像和治疗等方面具有重要意义。
例如，在医学超声成像中，通过测量超声波在人体组织中的衰减程度，可以推断出组织的声阻抗、密度等物理性质，进而得到组织的结构和病变信息。
此外，在声波通信、无损检测和材料科学等领域，超声波衰减方程也发挥着重要作用。
总之，超声波衰减方程是描述声波在介质中衰减现象的重要数学模型。
通过研究和应用该方程，我们可以更好地理解和利用超声波在各个领域的应用，为科学研究和工程实践提供有力支持。
超声波换能器 常见故障
超声波换能器常见故障
超声波换能器作为一种常见的传感器和测量设备，在使用过程中可能会出现一些常见的故障。
以下是一些可能的故障及其可能的原因和解决方法：
1. 衰减或失去信号：
可能原因，超声波换能器传感器头部受损或脏污、超声波波束被障碍物遮挡、超声波传感器连接线路故障。
解决方法，检查并清洁传感器头部，排除障碍物，检查线路连接是否松动或损坏。
2. 信号干扰：
可能原因，外部环境电磁干扰、电源干扰、信号线路干扰。
解决方法，将超声波传感器线路与电源线路隔离，增加屏蔽措施，使用抗干扰能力强的超声波传感器。
3. 温度漂移：
可能原因，超声波传感器长时间工作后温度过高导致性能下降。
解决方法，定期对超声波传感器进行散热，避免长时间高温工作。
4. 距离测量不准确：
可能原因，超声波传感器与目标物之间有杂音或多路径反射问题。
解决方法，增加超声波传感器的滤波功能，调整传感器的安装
位置，避免多路径反射。
5. 组件老化：
可能原因，超声波传感器内部元件老化。
解决方法，更换超声波传感器内部元件或整个传感器。
总的来说，超声波换能器的常见故障可能包括信号衰减、信号
干扰、温度漂移、测量不准确和组件老化等问题。
对于这些问题，及时的维护保养和定期的检测维修是非常重要的，以确保超声波换能器的正常工作和准确测量。
超声波特性
1.声速：超声波在不同介质中传输速度是不同的。
气体350m/s左右，液体中1500m/s左右；固体中5000m/s左右。
2.声衰减在空气中，超声波除了因扩散引起衰减外，由于空气中的粘滞性、热传导以及分子的吸收也会引起衰减。
在20℃时的空气中，衰减系数在20℃时的水中，衰减系数如换算成位移衰减到I/e的距离x（1/ɑ）,则空气中x（m）=则水中x（m）=从表中可以看出：空气可水相比，其声衰减随频率的增大而急剧增加，即空气（各种气体均如此）不利于高频声传播，衰减很快，如500KHZ以上。
所以液体中超声一般选择1-5MHz，而气体中超声一般选择50-300KHz。
当然选择频率时还应考虑超声换能器之间的距离（声程）以及测量精度等要求。
3.特性阻抗与声反射、声折射、声散射特性阻抗由介质的密度和声速之积确定。
气体、液体和固体的特性阻抗之比约为1:3000:80000，差异很大。
超声从一种介质进入另一种介质的能力取决于特性阻抗。
流体中只存在纵波，纵波从流体向固体倾斜射入，在固体中除纵波外，还存在横波。
高频率的声波，如2MHZ，在照射到含有气泡和固体颗粒时液体时，会产生声散射。
4.超声换能器的指向性式中：--------指向性半角；--------波长；--------圆型辐射面直径气体介质中换能器的角一般取3-7度；液体介质中换能器的角一般取2-10度；可以上换能器的指向性均要求尖锐，以使能量较为集中。
5.温度特性在水中中，超声传播速度随温度升高而增大，但在90℃之后又开始减小。
1. 压电陶瓷片PZT用于测量液体流量的超声换能器，工作频率在0.5-5MHz.PZT压电片（圆形、半圆形、方形、矩形）是常用的形式，它的频率由下公式确定式中：-----------频率常数，PZT均为2200；-----------厚度（应远小于横向尺寸）。
1MHz的PZT圆片，直径10-12mm，厚度约2mm；1.5MHz的的PZT圆片，直径15mm左右，厚度约1.3mm；2. 换能器的基本结构压电圆片换能器一般结构有一下三种：液体换能器中，若在前后端设置匹配层，可有效提高电声转换效率和扩展频带宽度。
超声波衰减系数的测量word资料8页
超声波衰减系数的测量一、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、实验仪器：空气中衰减实验装置示意图水中衰减实验装置图四、实验内容：1.物理模型的比较与选择：（1）驻波法图1.超声波波束在空气中的传播和反射反射面反射波（1）超声波在损耗介质中的准驻波效应其中，R为反射系数， 是介质的衰减系数。
因为超声波发生器和接收器是由同一材料制成，所以有：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。
（2)脉冲法衰减系数的脉冲法测量原理超声波在媒质中传播时的衰减系数和声速一样,是一个最基本的声学量。
利用超声波声压、声程乘积的自然对数与声程成线性关系，来测量钢铸件超声波衰减系数。
（3）测量固态材料超声波衰减系数的方法包括下述步骤：选取需要测量的固态材料作为样品；选用超声波检测仪器，利用需要测量固态材料对超声波检测仪器进行调校；使用调整好的超声波仪器，采用常规超声波检测方法对需要测量的固态材料进行超声波检测，至少记录４次超声波回波的声压幅值及声程值；按记录的超声波回波的声压幅值、声程值，用常规方法建立声压、声程乘积对数函数与声程曲线图；使用所建立的曲线图进行线性拟合，拟合出线性函数关系式，线性函数式斜率即为现场被测量固态材料的超声波衰减系数。
（4）物理模型的分析与比较比较分析可知，在实验室中，测量超声波在空气和水中的衰减系数最好利用驻波法，物理模型2、3不适用于测量。
实验-超声波在空气与水中的衰减系数的测量汇总
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。
超声波衰减
另外，井间地震技术作为油气田勘探开发领域的一项新技术已越来越受
到人们的重视。井间地震是井间地震学的重要组成部分
【22】
，它是一种在一
口井中激发，在另外一口或多口井中接收的地震勘探方法，该方法具有能量
传播距离短，接近探测目标，避开低速地层等特点，能够采集到高频率与高
5.2井间地震管波的实验观测.....................................38
5.3井间地震管波的传播机制.....................................43
5.4井间地震管波的削弱.........................................44
入射还是横波平面波入射，声脉冲碰到圆柱孔时都观测到爬波。其速度小于
体波速度，横波激发的爬波比纵波激发的爬波衰减慢。声脉冲在带状裂缝的
散射是声波在裂缝平直部分的散射和两个棱边反复散射的叠加。另外，还对
兰姆波的形成、传播、散射过程及声波在固体直角棱边的散射进行了实验观
测。
诸国桢先生也对固体中的声波传播进行了大量的研究。超声脉冲沿两种
发表论文和参加科研情况说明..........................................55
致谢......................................................................56
第一章绪论
不同介质构成的固-固界面传播
速度慢，声速和只与介质的参数有关，不依赖于声波的频率。对于平面
波，由
c
c
s
c
cs
c >c
超声波衰减规律
超声波衰减规律超声波是一种机械波，它的传播过程中会遇到各种干扰和阻碍，导致波的能量逐渐减弱。
这种能量减弱的现象被称为超声波的衰减。
超声波衰减规律是研究超声波在传播过程中能量损失的规律。
超声波在传播过程中主要受到以下几个因素的影响：散射、吸收和传播介质的性质。
首先，超声波遇到的第一个干扰是散射。
当超声波遇到不均匀的介质时，波的能量会被散射到各个方向，导致能量损失。
其次，超声波还会遇到吸收。
当超声波通过吸收性较强的介质时，波的能量会被介质吸收，从而引起能量损失。
最后，传播介质的性质也会对超声波的衰减产生影响。
不同的介质对超声波的传播有不同的阻抗，所以波的能量在传播过程中会发生反射和折射，导致能量损失。
超声波的衰减规律可以用指数函数来描述。
一般情况下，超声波的衰减与传播距离成正比，与频率成正比。
衰减系数是表示超声波衰减程度的物理量，它与介质的性质、频率以及传播距离有关。
当传播距离增加时，超声波的能量会逐渐减少，衰减系数也会增加。
频率越高，超声波的能量损失越大，衰减系数也会增加。
超声波衰减规律的研究对于超声波在医学、工程等领域的应用具有重要意义。
通过研究超声波在不同介质中的衰减规律，可以选择合适的超声波频率和传播介质，以达到更好的传播效果。
此外，还可以通过测量超声波的衰减程度来判断介质的性质，例如测量超声波在材料中的衰减程度，可以用来检测材料的质量和结构。
超声波衰减规律是研究超声波在传播过程中能量损失的规律。
它受到散射、吸收和传播介质的影响。
衰减规律可以用指数函数来描述，与传播距离和频率有关。
研究超声波衰减规律对于超声波在各个领域的应用具有重要意义。
常用材料超声波检测标准
常用材料超声波检测标准超声波检测是一种常用的无损检测方法，广泛应用于各个行业。
在进行超声波检测时，选择适当的材料是非常重要的，因为材料的特性直接影响到检测的准确性和可靠性。
为了确保超声波检测结果的准确性，各行业都制定了相应的材料超声波检测标准。
常用材料超声波检测标准包括以下几个方面的内容：1. 材料的声速测定：超声波的传播速度与材料的密度和弹性模量有关，因此准确测定材料的声速是超声波检测的基础。
常用的测定方法包括直接法、回波法和干涉法等。
材料的声速测定标准主要包括测定方法、测定设备的要求以及测定结果的评定准则等。
2. 材料的声阻抗测定：声阻抗是超声波在材料中传播时遇到的阻力，直接影响到超声波的传播和反射。
测定材料的声阻抗是超声波检测中的重要步骤，常用的测定方法包括热媒测量法、浸泡法和脉冲回波法等。
材料的声阻抗测定标准主要包括测定方法、测定设备的要求以及测定结果的评定准则等。
3. 材料的超声波传播特性测定：超声波在材料中传播时会发生折射、反射和散射等现象，这些现象直接影响到超声波的检测结果。
测定材料的超声波传播特性是超声波检测的关键步骤，常用的测定方法包括声束角测量法、散射系数测量法和波阻抗测量法等。
材料的超声波传播特性测定标准主要包括测定方法、测定设备的要求以及测定结果的评定准则等。
4. 材料的超声波衰减测定：超声波在材料中传播时会发生能量损耗，这种能量损耗称为衰减。
测定材料的超声波衰减是超声波检测的重要内容，常用的测定方法包括幅度比测量法、时差测量法和频率谱测量法等。
材料的超声波衰减测定标准主要包括测定方法、测定设备的要求以及测定结果的评定准则等。
总之，常用材料超声波检测标准是确保超声波检测准确性和可靠性的重要保证。
在进行超声波检测时，应根据标准要求选择适当的测定方法和设备，准确测定材料的声速、声阻抗、超声波传播特性和超声波衰减等参数。
只有在严格遵循标准的前提下，才能得到准确可靠的超声波检测结果，并为相关行业的质量控制和产品检验提供科学依据。
超声的衰减名词解释
超声的衰减名词解释超声技术是一种广泛应用于医学、工业和科学领域的非侵入式检测方法，它利用高频声波在物质中的传播和反射来获取目标物体的信息。
然而，超声波在传播过程中会受到衰减的影响，导致信号强度逐渐降低。
本文将围绕超声的衰减现象进行解释。
一、超声波的衰减机制超声波在物质中传播时，主要受到两种衰减机制的影响：吸收衰减和散射衰减。
1. 吸收衰减吸收衰减是由介质中的分子和原子吸收声能而引起的。
当声波通过介质时，其中的分子和原子会不断吸收声能并转化为热能。
这种吸收过程导致超声波的能量逐渐减弱，衰减程度与介质的吸收特性和超声波频率有关。
一般来说，高频超声波的吸收衰减更为显著，因为介质的分子和原子对高频声波的吸收能力更强。
2. 散射衰减散射衰减是指超声波在介质中遇到不均匀性结构，如颗粒、气泡或界面时，会发生散射现象，导致信号的传播方向改变和能量损失。
这种衰减与介质的颗粒大小、颗粒浓度和超声波频率等因素有关。
一般来说，粒径较大或浓度较高的颗粒会引起更严重的散射衰减，而较高频率的超声波也更容易发生散射。
二、超声衰减的影响因素超声衰减程度的大小受到多个因素的影响，包括介质本身的特性、超声波的频率和传播距离等。
1. 介质本身的特性介质的吸收特性是影响超声衰减的关键因素。
不同介质具有不同的吸收能力，其中主要取决于介质中分子和原子的结构以及其内部摩擦损能力。
例如，水和软组织等含水介质对超声波具有较高的吸收能力，而骨骼和金属等高密度介质对超声波的吸收能力较低。
2. 超声波的频率超声波的频率也会影响衰减程度。
一般来说，高频超声波的能量更容易被介质吸收，因此其衰减程度更大。
低频超声波则相对较少被介质吸收，衰减程度较小。
选择合适的超声波频率，可以降低衰减对检测结果的影响。
3. 传播距离超声衰减还与超声波传播距离有关。
通常情况下，超声波在传播过程中会随着距离的增加而逐渐衰减，信号强度呈指数衰减。
因此，在超声检测中，传播距离的增加会导致信号的强度降低，从而影响到对目标物体的检测和分析。
超声波检测复习参考资料
超声波检测复习参考资料（UTⅡ）㈠问答题1.超声波垂直入射到两介质的界面时声压往复透过率与什么有关？往复透射率对超声检测有什么影响？答：超声波垂直入射到两介质的界面时声压往复透过率与界面两侧介质的声阻抗有关，与何种介质入射到界面无关。
界面两侧的声阻抗差愈小，声压往复透过率就愈高，反之就愈低。
往复透过率高低直接影响超声检测灵敏度高低，往复透过率高，超声检测灵敏度高。
反之超声检测灵敏度低。
2.什么是超声波的衰减？简述超声衰减的种类和原因？答：超声波在介质中传播时，随着传播距离的增加，超声波能量逐渐减弱的现象称为超声波的衰减。
衰减的种类和原因：⑴扩散衰减：由于声束的扩散，，随着传播距离的增加，波束截面愈来愈大从而使单位面积上的能量逐渐减少，这种衰减称为扩散衰减。
扩散衰减主要取决于波阵面的几何形状，与传播介质的性质无关。
⑵散射衰减：超声波在传播过程中，遇到由不同声阻抗介质组成的界面时，发生散射，使声波源传播方向上的能量减少。
这种衰减称为散射衰减。
材料中晶粒粗大是引起散射衰减的主要因素。
⑶吸收衰减：超声波在介质中传播时，由于介质质点间的内摩擦和热传导等因素，使声能转换成其他能量。
这种衰减称为吸收衰减。
散射衰减和吸收衰减与介质的性质有关，因此统称为材质衰减。
3.在超声检测中，为什么要尽量避免在近场区进行缺陷定量？答：在超声检测中，由于近场区存在声压极大极小值，处于声压极大值处的小缺陷回波可能较高，处于声压极小值处的大缺陷的回波可能又较低，且波型属于平面波，反射声压与距离无关，因此对缺陷的当量不能有效的测定，所以应尽量避免在近场区进行缺陷定量。
4.圆盘声源超声场的近场区有什么特点？答：圆盘声源超声场的近场区特点是：超声场的近场区内，声压极大值和极小值的个数是有限的；近场区的长度与波源面积成正比，与波长成反比；近场区的存在对超声检测定量不利，甚至可能漏检。
5.在超声检测中，什么是距离—波幅曲线？该曲线有何用途？答：描述某一反射体回波高度随距离变化的关系曲线为距离—波幅曲线。
硅橡胶介质中超声传播与衰减的研究
硅橡胶介质中超声传播与衰减的研究硅橡胶是一种常用的工程材料，具有优异的物理性能和化学稳定性，因此在各个领域都有广泛的应用。
超声波技术是一种非破坏性检测方法，可以通过声波在材料中的传播和衰减来获取材料的物理性质和表面缺陷信息。
本文将就硅橡胶介质中超声传播与衰减的研究进行探讨。
我们需要了解超声波在硅橡胶介质中的传播方式。
硅橡胶是一种弹性材料，超声波在其内部传播时会发生折射、散射和衍射等现象。
超声波在硅橡胶中的传播速度与材料的密度和弹性模量有关，一般情况下，超声波在硅橡胶中的传播速度较快。
此外，硅橡胶的吸声性能也会对超声波的传播产生影响，吸声性能较好的硅橡胶会导致超声波的衰减较大。
接下来，我们来探讨硅橡胶介质中超声波的衰减机制。
超声波在硅橡胶中的衰减主要包括吸收衰减、散射衰减和能量转换衰减。
吸收衰减是指超声波在传播过程中被材料吸收而转化为热能的现象。
硅橡胶具有一定的吸声性能，因此会引起超声波的吸收衰减。
散射衰减是指超声波在遇到材料内部的不均匀性时发生散射，从而导致能量的散失。
硅橡胶的结构不均匀性会导致超声波的散射衰减。
能量转换衰减是指超声波在传播过程中由于能量转换而导致的衰减，例如超声波从纵波转换为横波时会发生能量转换衰减。
在研究硅橡胶介质中超声传播与衰减的过程中，我们需要考虑不同频率的超声波对硅橡胶的影响。
一般来说，高频超声波在硅橡胶中的传播衰减较大，而低频超声波的衰减较小。
这是因为高频超声波的波长较短，与硅橡胶内部的微观结构相互作用导致能量的散失较大。
而低频超声波的波长较长，与硅橡胶内部的微观结构相互作用较小，因此衰减较小。
硅橡胶的温度对超声波的传播和衰减也有一定的影响。
在不同温度下，硅橡胶的弹性模量和吸声性能会发生变化，从而导致超声波的传播速度和衰减程度发生变化。
因此，在研究硅橡胶介质中超声传播与衰减时，需要考虑温度对超声波的影响。
总结一下，硅橡胶介质中超声传播与衰减是一个复杂而重要的研究领域。
超声衰减的计算公式
超声衰减的计算公式超声波在传播过程中会受到介质的衰减影响，衰减会使得超声波的能量逐渐减小，因此了解超声衰减的计算公式对于超声波在实际应用中的传播和接收具有重要意义。
本文将介绍超声衰减的计算公式及其应用。
超声波在介质中传播时，会受到介质本身的吸收、散射和衍射等影响，这些影响会导致超声波的能量逐渐减小。
超声波的衰减可以用衰减系数来描述，衰减系数与介质的性质和超声波的频率有关。
在实际应用中，需要根据介质的性质和超声波的频率来计算衰减系数，从而对超声波的传播和接收进行补偿或校正。
超声波的衰减可以用下面的公式来计算：α = 2πf/c η。
其中，α表示衰减系数，单位为dB/cm；f表示超声波的频率，单位为MHz；c 表示介质中超声波的传播速度，单位为m/s；η表示介质的衰减常数，单位为dB/(MHz·cm)。
在这个公式中，衰减系数与超声波的频率成正比，与介质的传播速度成反比，与介质的衰减常数成正比。
因此，当超声波的频率越高、介质的传播速度越小、介质的衰减常数越大时，衰减系数就会越大，超声波的能量衰减得越快。
在实际应用中，需要根据介质的性质和超声波的频率来计算衰减系数。
例如，对于生物组织这样的软组织介质，其传播速度约为1500 m/s，衰减常数约为0.5dB/(MHz·cm)，而对于金属这样的硬组织介质，其传播速度约为6000 m/s，衰减常数约为1.5 dB/(MHz·cm)。
通过计算衰减系数，可以对超声波的传播和接收进行补偿或校正，从而获得更加准确的超声成像结果。
除了介质的性质和超声波的频率外，超声波的衰减还受到传播距离的影响。
在实际应用中，超声波在传播过程中会受到距离的衰减，衰减系数与传播距离成正比。
因此，在进行超声成像时，需要考虑传播距离对衰减的影响，从而对超声波的传播和接收进行补偿或校正。
总之，超声波的衰减可以用衰减系数来描述，衰减系数与超声波的频率、介质的传播速度、介质的衰减常数和传播距离等因素有关。
超声波衰减方程
超声波衰减方程全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：超声波衰减方程是描述超声波传播过程中声波强度衰减的数学模型。
在声学领域，超声波的传播距离受到声波在介质中传播时衰减的影响，超声波衰减方程的研究可以帮助我们更好地理解声波在介质中传播的过程，并且对于超声波技术的应用具有重要的意义。
超声波是一种频率高于人类可听到的声波的声波，通常在20千赫兹到100兆赫兹的频率范围内。
超声波在医学、工业、生产等领域有着广泛的应用，例如在医学领域中的超声波成像技术、在工业领域中的超声波清洗技术等。
超声波衰减方程的数学表达形式多种多样，一般可以表示为：I = I0 * exp(-α * x)I表示传播距离为x时声波的强度，I0表示声波的初始强度，α为超声波的衰减系数。
衰减系数α反映了声波在介质中传播时的衰减程度，衰减系数越大表示声波在介质中传播时的能量损耗越大，声波的衰减速度也越快。
超声波衰减方程的研究对于超声波技术的应用具有重要的意义。
在医学领域中，超声波成像技术已经成为一种非常重要的医学诊断工具，可以用于检测人体内部的器官、组织等情况。
了解超声波在组织中的衰减规律对于超声波成像技术的精度和准确性具有关键的影响。
在工业领域中，超声波清洗技术也是一种有效的清洗技术，了解超声波在清洗过程中的衰减规律可以帮助我们更好地控制清洗效果。
第二篇示例：超声波是一种高频机械波，具有波长短、能量高、穿透力强等特点，广泛应用于医疗、工业、军事等领域。
超声波在传播过程中会经历衰减，导致能量逐渐减弱。
超声波衰减方程是描述超声波衰减规律的数学表达式，能够帮助我们更好地理解超声波的传播特性。
超声波在介质中传播时，会受到多种因素的影响而发生衰减，其中主要包括吸收、散射和折射三种机制。
吸收是指超声波能量被介质吸收而转化为热能的过程，主要由介质内部原子或分子的振动引起。
散射是指超声波在介质中发生方向的随机变化，导致波束能量分散。
折射则是指超声波传播过程中由于介质密度、声速等性质的变化而发生的能量损耗。
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本文对超声在固体中的传播特性进行了实验研究，引入显示声波在固体与液
体中传播过程的新方法，实现了非透明固体中声传播过程的实验观测。实验记录
了声波在铝板和有机玻璃板中的传播过程，直观地呈现了声波在含有障碍物以及
存在外加应力时的传播特征。在固体中传播的声波遇到障碍物时将会发生反射与
透射，形成直达波与反射波叠加的声场。由测量的声场分布图可以比较有效地区
4.3应力作用下声场的实验观测...................................34
第五章井间地震管波的实验观测......................................38
5.1引言.......................................................38
本文引入一种显示声波在固体或液体中传播过程的新方法。
另外，井间地震技术作为油气田勘探开发领域的一项新技术已越来越受
到人们的重视。井间地震是井间地震学的重要组成部分
【22】
，它是一种在一
口井中激发，在另外一口或多口井中接收的地震勘探方法，该方法具有能量
传播距离短，接近探测目标，避开低速地层等特点，能够采集到高频率与高
研究的热潮，研制开发了多种类型的设备，如功率可控震源、高效压电震源、
井间地震技术这种勘探方法记录的数据中常常含有很强的管波，这些管波叠
加在反射信号上，严重影响了有效信号的提取，因此，本文对井间地震管波的传
播机制进行了实验研究，为能在纪录数据之前削弱管波提供理论依ห้องสมุดไป่ตู้。
第一章绪论.........................................................1
发表论文和参加科研情况说明..........................................55
致谢......................................................................56
第一章绪论
不同介质构成的固-固界面传播
信噪比的数据。20世纪70年代初油气勘探开发领域引入了井间地震技术，
1972年，美国《地球物理》杂志首次报道了井间地震技术在油田的试验情况，
试验所用设备简单，成像效果不好，没有引起广泛的关注。20世纪80年代
初井间地震技术发展到模型实验、方法研究和野外采集试验阶段。随着层析
成像技术成功引入，大大提高了井间地震成像的质量。由此形成了井间地震
第三章超声在固体和液体中传播过程的显示方法........................18
3.1常用的声波显示方法概述.....................................18
3.2声波在固体和液体中传播过程的显示方法.......................18
3.3不同声波模型的实验观测.....................................21
柱体散射的散射波
【21】
，记录到纵波爬波和横波爬波。
上述研究工作都是采用光学玻璃这种透明介质作为实验对象，认为均匀
的和各向同性的非透明固体中的声传播过程与光学玻璃中的传播过程是类同
的，对于一般的金属或非金属等非透明固体材料中的声传播过程则无法通过
实验进行观测。为了能够通过实验直接观测到非透明固体中的声传播过程，
5.5小结.......................................................48
第六章结论........................................................49
参考文献............................................................51
1.1引言........................................................1
1.2本文的主要工作..............................................2
第二章固体中声波基础理论及相关计算.................................4
【18】
时，实验记录到两组波脉冲——快波组和
慢波组，其中快波组包括快速层中的纵波脉冲及其产生的三种头波，慢波组
包括慢速层中的纵波脉冲及其产生的两种头波。诸国桢先生也用动态光弹法
对声波在流体饱和多孔介质及其与流体、固体介质界面的反射与折射
【19】
进
行了实验观察。用阴影法
【20】
记录了低频超声脉冲受埋在沙中圆柱体、类圆
5.2井间地震管波的实验观测.....................................38
5.3井间地震管波的传播机制.....................................43
5.4井间地震管波的削弱.........................................44
第四章固体和液体中的声场及其分析..................................25
4.1横波速度测量...............................................25
4.2声波通过圆柱孔时散射声场的实验研究.........................29
2.1无限大固体中声波传播的基本方程..............................4
2.2面波深度的计算..............................................5
2.3换能器背衬的原理及设计.....................................10
分出直达波与反射波。对施加一维应力作用后声波在铝板中的传播特征进行了实
验观测，发现波阵面有一定的变形，沿应力方向波阵面发生畸变，曲率变小（传
播速度随着应力的增大而增大所引起）。由液-固边界波形图和声场分布图出发,
利用几何计算方法可以对声波在固体中的传播速度进行计算。利用STC方法对
液-固边界波形进行处理，可得到相对精确的声速值。