超聲波液位計研發的探討  七

由式（1.1）可知，超聲波聲速隨溫度的升高而增大，一般溫度每升高1℃，聲速變化約為0.6m/s。在應用時，如果溫度變化不大，則可認為聲速是基本不變的。如果測距精度要求很高，則應通過溫度補償的方法對聲速加以校正。

2. 超聲波在傳播過程中的衰減

聲波在介質中傳播時，能量的衰減損失，決定于聲波的擴散、散射(或漫射)、反射及吸收。超聲波在同一種彈性介質中傳播時，其能量的衰減產生原因有：由于波前的表面積擴大而產生單位面積上的能量損失；超聲波在介質中的散射而產生的能量損失，即散射衰減；由于介質內耗所產生的介質發熱效應，即所謂的吸收衰減。

3. 超聲波的反射

當聲波從一種介質向另一種介質傳播時，因為兩種介質密度不同，聲波在其中傳播的速度不同，在分界面上聲波會產生反射和折射， IR，I0 分別是反射和入射聲波的聲強；α，β 分別是聲波的入射角和反射角；Z1，Z2 分別是兩種介質的聲阻抗，其值Z1=ρ1V 1，Z2=ρ2V2；ρ1，ρ2 分別是兩種介質的密度。

可以看出，當聲波從水傳播到空氣時，在常溫下，它們的聲阻抗約為， Z1=1.44×106 ，Z2=4×102，代入公式(1.3)可得R=0.999，這說明聲波從液體傳播到氣體或相反的情況下，由于兩種介質的聲阻抗相差懸殊，聲波幾乎全部被反射。

4. 超聲波的特性

1) 方向性好。由于超聲波功率高 ,波長短,衍射現象不明顯 ,所以超聲波的傳播方向性好。

2) 能量大。超聲波在介質中傳播時 ,當振幅相同時 ,振動頻率越高能量越大。因此 ,它比普通聲波具有大得多的能量。

3) 穿透能力強。超聲波雖然在氣體中衰減很強 ,但在固體和液體中衰減較弱。在不透明的固體中 ,超聲波能夠穿透幾十米的厚度 ,所以超聲波在固體和液體中應用較廣。

超聲波液位計