超聲波液位計自動校正液位的探討 八

(2) 脈沖波聲源聲軸線聲場分布

非重復的脈沖波是一種瞬態擾動，瞬態擾動f(t)可看作無限多個諧擾動g(ω)的疊加，相對于某個特定頻率ω，其g(ω)的模值可看作該ω處的幅度，因此g(ω)函數的模稱為f(t)的幅度譜，求解g(ω)的過程稱為頻譜分析，在f(t)即脈沖波的時域波形已知的情況下，通過快速傅立葉變換(FFT)，可得出相應于不同頻率的幅度分布曲線，即頻譜曲線.

因頻譜曲線中相對于每個頻率的g(ω)分量都會對該聲源的聲場做出貢獻，故聲軸線上的總聲壓P(z)為各分量P(z)的合成：設該脈沖超聲場中某點的總聲強為I，各分量在該點的聲強為Ii.

實用換能器輻射的脈沖波聲場在近場區內雖也存在極大極小值，但波動幅度小，各極小值遠大于零，各極大值之間亦如此。可證明：脈沖波的波形愈窄(即頻帶愈寬)，則聲壓最大值與最小值的值愈接近。所以，使用窄脈沖探頭不僅能提高分辨力，而且能提高檢測的準確性。在靠近聲源處，即z 值很小時，雖然也存在極大極小值，但聲壓變化幅度甚小。這是因為愈靠近聲源，各頻率分量的極值點愈密集，且位置相互錯開，這樣相互疊加的結果就使總聲壓趨于平緩。在遠場區，脈沖波聲場與連續波聲場有類似的變化趨勢，隨著距離的增加，兩者所對應得聲壓值越來越接近。這說明中心頻率附近的能量在遠場聲壓分布中具有決定的作用。這也符合經典聲學理論的結論。

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