Затухание звуковых волн

К огда звук распространяется в среде, его интенсивность уменьшается с расстоянием. В идеальных материалах, звуковое давление (амплитуда сигнала) уменьшается только при распространении волны. Все реальные материалы, однако, производят эффект, который еще больше ослабляет звук. Это дальнейшее ослабление результат рассеяния и поглощения. Рассеяние является отражением звука в направлениях отличных от первоначального направления распространения.   Поглощение это преобразования звуковой энергии в другие формы энергии. Комбинированный эффект рассеяния и поглощения называют ослабление. Ультразвуковое затухание это скорость распада волны при распространении через материал.

Ослабление звука в самом материале часто не внутренние интересы. Однако природные свойства и условия нагрузки могут быть связаны с затуханием. Ослабление часто выступает в качестве инструмента измерения, что приводит к формированию теорий, объясняющих физические или химические явления, которое уменьшают интенсивности ультразвука.

Амплитуда изменения затухающей плоской волны можно представить в виде:

В этом выражении ₀ является незатухающей амплитудой распространяющейся волны в некотором месте. Амплитуда А это снижающаяся амплитуда после того, как волна прошла расстоянии г от исходного положения. Количество а это коэффициент затухания волны, бегущей в г-направлении. Размерность непер / длина, где непер является безразмерной величиной. Термин е является экспонентой (или постоянная Непера), которая равна примерно 2,71828.

Единицы значения переменной ослабленияв неперы на метр (Np / м) могут быть преобразованы в децибелы / длина путем деления на 0,1151. Децибелы это более распространенная единица сравнения амплитуд двух сигналов.

Затухание, как правило, пропорционально квадрату частоты звука. Приведенное значения затухания часто даются для одной частоты, или значение ослабления усреднено по многим данным частотам. Кроме того, фактическое значение коэффициента затухания для данного материала во многом зависит от того, как материал был изготовлен. Таким образом, приведенные значения затухания дают лишь приблизительное представление о затухании и им не следует доверять. Как правило, надежные значения затухания могут быть получены только путем определения затухания экспериментально для конкретного используемого материала.

Ослабление может быть определено путем оценки многократных отражений донного сигнала на видимом типичном А-скане дисплея, как показано на рисунке в верхней части страницы. Количество децибел между двумя соседними сигналами измеряется, и это значение делится на интервал времени между ними. Этот расчет дает коэффициент затухания в децибелах на единицу времени U т . Это значение может быть преобразовано в nepers / длина по следующей формуле.

Там, где V -скорость звука в метрах в секунду и U т в децибелах в секунду.

Акустический импеданс

Звук проходит через материалы под воздействием звукового давления. Поскольку молекулы или атомы твердого тела связаны упруго друг с другом, избыток давления приводит к волне, распространяющейся через твердое тело.

Акустический импеданс ( Z ) материала определяется как произведение его плотности ( р ) и скорости звука ( V ).

Z = PV

Акустическое сопротивление играет важную роль в

1. определение акустических пропускания и отражения на границе двух материалов с различными акустическими сопротивлениями.

2. конструкция ультразвуковых преобразователей.

3. оценки поглощения звука в среде.