通過上一節(jié)的試驗(yàn)裝配，膠料選擇以及ANSYS的理論仿真，都是從實(shí)戰(zhàn)的角度出發(fā)，這一次咱們共同探討原理以及通用的算法，其中公式是借用已有的成熟的教程中轉(zhuǎn)發(fā)借用的。
超聲波在相同的傳播媒體里 (大氣條件) 傳播速度相同, 即在相當(dāng)大的頻率范圍內(nèi)聲速不隨頻率變化, 波動(dòng)的傳播方向與振動(dòng)方向一致, 是縱向振動(dòng)的彈性機(jī)械波, 它是借助于傳播介質(zhì)的分子運(yùn)動(dòng)而傳播的, 波動(dòng)方程描述方法與電磁波是類似的。
式中, A (x ) 為振幅, A 0 為常數(shù), ω為圓頻率, t 為時(shí)間, x 為傳播距離, k= 2π/λ為波數(shù), λ為波長(zhǎng), α為衰減系數(shù)。衰減系數(shù)α與聲波所在介質(zhì)及頻率的關(guān)系為 α=af2 （3） 式中, a 為介質(zhì)常數(shù), f 為振動(dòng)頻率。在空氣里, a =2×10- 13 s2/cm, 當(dāng)振動(dòng)的 聲波頻率f = 40kHz (超聲波) 代入式(3) 可得 a = 3.2×10-4 cm-1 , 即1/α= 31m;若f = 30 kHz, 則1/α= 56m。它的物理意義是: 聲波在空氣媒質(zhì)里傳播, 因空氣分子運(yùn)動(dòng)摩擦等原因, 能量被吸收損耗。在 (1/α) 長(zhǎng)度上, 平面聲波的振幅衰減為原來的e 分之一, 由此可以看出, 頻率越高, 衰減得越厲害, 傳播的距離也越短�？紤]實(shí)際工程測(cè)量要求,在設(shè)計(jì)超聲波測(cè)距儀時(shí), 選用頻率f = 40kHz 的超聲波, 波長(zhǎng)為34000/40000=0.85cm。 |
