超聲波在渾水中衰減規(guī)律的試驗(yàn)研究.pdf

1、超聲波在渾水中傳播時(shí)強(qiáng)度的衰減決定于聲波的擴(kuò)散、散射和吸收，在清水中傳播時(shí)強(qiáng)度的衰減主要為吸收衰減，而吸收衰減主要有粘滯性吸收和熱傳導(dǎo)吸收，在渾水中傳播時(shí)強(qiáng)度的衰減除了有吸收衰減外，還多了散射衰減。影響超聲波在渾水中強(qiáng)度的衰減主要因素有聲波行程、水溫，還有含沙量（泥沙顆粒含量）。對(duì)每個(gè)影響超聲波強(qiáng)度的衰減主要因素進(jìn)行了大量試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了詳細(xì)分析并得出驗(yàn)證了一些衰減規(guī)律。
　　聲波行程試驗(yàn)表明:超聲波在清水中衰減規(guī)律符合聲

2、衰減原理，呈負(fù)指數(shù)關(guān)系;溫度試驗(yàn)表明:在聲波行程固定情況下，超聲波在清水中衰減規(guī)律呈二項(xiàng)多項(xiàng)式，并呈現(xiàn)出三種情況，針對(duì)前兩種情況進(jìn)行了進(jìn)一步的試驗(yàn)解釋;含沙量試驗(yàn)表明:超聲波在渾水中的衰減規(guī)律符合聲衰減原理，也呈負(fù)指數(shù)關(guān)系，并得出泥沙顆粒越大，超聲波強(qiáng)度的衰減也越大。論文的主要研究成果如下:
　　1、超聲波在清水中衰減規(guī)律的試驗(yàn)結(jié)果表明:超聲波屬于機(jī)械波，像水波一樣，超聲波在清水中的衰減是由于水的摩擦阻力使超聲波的強(qiáng)度逐步衰減的。

3、超聲波在清水中隨著聲波行程的增大其強(qiáng)度逐步衰減，六組重復(fù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)說(shuō)明超聲波在清水中的衰減規(guī)律是顯著的。從試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，聲波行程在60-140cm范圍內(nèi)強(qiáng)度的衰減程度較大，其平均強(qiáng)度的衰減為275mV/m，而在大于140cm后強(qiáng)度的衰減程度較小，其平均強(qiáng)度的衰減為76.2mV/m，當(dāng)聲波行程增加到434cm時(shí)超聲波強(qiáng)度將衰減至1mV。
　　2、溫度對(duì)超聲波在清水中衰減規(guī)律影響的試驗(yàn)結(jié)果表明:溫度對(duì)超聲波在清水中強(qiáng)度的衰減有一定影

4、響。兩次試驗(yàn)分別在二月份和四月份完成，溫度相差8℃，對(duì)比兩次試驗(yàn)結(jié)果可以得出，超聲波在清水中的衰減規(guī)律有明顯的不同，而且有明顯的分界點(diǎn)，說(shuō)明溫度的變化對(duì)超聲波在清水中強(qiáng)度的衰減影響是明顯的。
　　3、溫度對(duì)超聲波衰減規(guī)律影響試驗(yàn)結(jié)果分析表明:在聲波行程不變的情況下，在5℃-25℃范圍內(nèi)強(qiáng)度的衰減與溫度呈二次關(guān)系。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可將強(qiáng)度的衰減與溫度的二次關(guān)系大致分為三種情況:Ⅰ、單調(diào)增加;Ⅱ、單調(diào)下降;Ⅲ、單峰。當(dāng)超聲波換能器換能效率

5、β2的增長(zhǎng)率大于e(-108*(α))的增長(zhǎng)率時(shí)，相乘后超聲波的強(qiáng)度隨著溫度的升高而增大;而當(dāng)超聲波換能器換能效率β2的增長(zhǎng)率小于e(-108*α)的增長(zhǎng)率時(shí)，相乘后超聲波的強(qiáng)度隨著溫度的升高而減小。解釋了強(qiáng)度的衰減與溫度呈二次關(guān)系出現(xiàn)的情況:Ⅰ、單調(diào)增加;Ⅱ、單調(diào)下降。
　　4、溫度對(duì)超聲波在清水中衰減規(guī)律影響的進(jìn)一步試驗(yàn)結(jié)果表明:在聲波行程固定情況下，溫度范圍在10-22℃內(nèi)，衰減系數(shù)與溫度是線性關(guān)系，衰減系數(shù)隨著溫度的升高而