超聲波液位計自動校正液位的探討  七

2.1.2 超聲波聲場描述

(1) 聲壓p 和介質質點振動速度v

在超聲場中某一點在某一瞬時刻t 所具有的壓強與沒有聲波存在時該點的靜壓強之差稱為聲壓p。在垂直于聲波傳播方向上單位面積上在單位時間內所通過的聲能量稱為聲強度聲的能流密度簡稱聲強I。

 (2) 特征阻抗率

媒介的密度ρ和聲速c 的乘積結合在一起是一個重要的特征參量，被定義為媒介的特征聲阻抗率，在p 一定的條件下ρc 與u 成反比。

2.1.3 園盤聲源的聲場特性

本文的超聲波檢測使用縱波探頭，該探頭為圓晶片。由圓晶片產生的聲源簡稱圓盤聲源。圓盤聲源是指一種平面狀的圓振子當它沿平面法線方向振動時其面上各點振動速度的幅值和相位都是相同的從而產生活塞波。圓盤聲源輻射單頻連續波時其軸線上的聲壓分布與輻射多頻脈沖波時不同。

(1) 連續波聲源聲軸線聲場分布

圓盤聲源輻射單頻連續波時，且在一定條件下，可將P0 看作常數；ρC 為傳聲介質的特征

聲阻抗，其值等于介質密度ρ和聲速C 的乘積；U0 為聲源振動時的聲速振幅；λ為介質中的聲波波長；a 為圓盤聲源半徑；z 為觀察點至聲源中心的距離。

當聲源及介質一定時(即為實數時)，入射至觀察點的升壓是距離z 的正弦函數，在近場區內，聲壓最大值為2 P0，最小值為0，其變化范圍為0—2 P0 之間。由此不難推斷，對于單頻連續波而言，在超聲液位測量中，隨著距離的遠近，其信號幅值變化不完全是單趨勢變化。當然，在遠場區(當z>N 時)，聲軸線上的聲壓振幅P(z)隨距離z 單調下降，不再有起伏波動。信號幅值隨著觀察距離的增大而變小。

超聲檢測中用以推導反射體回波聲壓的基本公式，是超聲檢測中的計算基礎。在實際超聲檢測中，人們普遍使用多的是多頻脈沖波而不是單頻連續波。

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