超声场及其特征量:被超声所充满的空间称超声场。与超声的波长相比,如果超声场很大,这时超声就象处在一 种无限的介质中,声波自由地向外扩散。反之,如果超声的波长与相邻介质的尺寸相近,则超声受到界面限制不能自由地向外扩散。在研究超声场时,必须考虑介质界面的影响。
描述声场的特征量有声压、声强、介质的特性阻抗等。
1、声压
超声场中某一点在某一时刻的具有的压力P与及没超声存在时的静压力之差称为声压p,单位为帕Pa, P的表示式为:
式中P为介密度,c为介质中的声速,良为介质质点振动位移的振幅,u为介质质点振动的速度,
w为振动的街频率=2nf
从中知道声压的幅值Pm与声速c和振动频率w成正比。
2、声强
超声波的声强I,是指在垂直于行进波的传播方向上每平方厘米每秒所传送的能量即:
E为能量,S为面积,Z为时间。我们可以进一步导出;
我们从声强的公式可知,声强与质点振动位移振幅的平方成正比,与质点振动的角频率平方成正比,也与质点振动振速振幅的平方成正比或与声压振幅的平方成正比。若
相同,频率越高,其声强易扶到大于人耳可听声的强度。
3、特性阻抗(又称声阻抗率)
pc的乘积称为介质的特性阻抗。由式p =pcv中可知,在相同的声压下,pc与质点振动速度成反比,pc越大,v就越小,反之亦然。因此pc反映介质的声学性质,它是超声场中重要的物理量之一。