聲波衰減系數(shù)的測定試驗報告模板

1、一 實驗項目名稱 聲波衰減系數(shù)的測定 二 實驗?zāi)康?測出聲波在空氣中聲強衰減系數(shù)。三 實驗原理1. 聲強與聲壓之間的關(guān)系 聲波在介質(zhì)傳播過程中 ,其能量隨著傳播距離的增加而逐漸減弱 的現(xiàn)象稱為聲波的衰減。 聲功率是指聲源在單位時間內(nèi)輻射的總 聲能量，常用 W 表示，單位為瓦。聲功率是表示聲源特性的一 個物理量，聲功率越大，表示聲源單位時間內(nèi)發(fā)射的聲能量越大， 引起的噪聲越強。 聲強是指在聲場中垂直于聲波傳播方向上， 單 位時間內(nèi)通過單位面積的聲能，常以 I 表示，單位為瓦 /平方米。 聲波在媒介中傳播時，聲強衰減如下式所示： Id I0e d 式中 Io表示入射初始聲強，Id為深入媒質(zhì)d距離處

2、的聲強，a為衰減 系數(shù)。目前，在聲學(xué)測量中，聲強和聲功率通常不易直接測量，往往 要根據(jù)測出的聲壓通過換算來求得， 故常用聲壓來衡量聲音的強 弱。聲波在大氣中傳播時，引起空氣質(zhì)點的振動，從而使空氣密 度發(fā)生變化。 在聲波所達(dá)到的各點上， 氣壓時而比無聲時的壓強 高，時而比無聲時的壓強低， 某一瞬間介質(zhì)中的壓強相對于無聲 波時壓強的改變量稱為聲壓，記為 P,單位是帕斯卡。在自由聲 場中，聲波傳播方向上某點聲強 I與聲壓P、媒介特性阻抗Z存在如下關(guān)系：I pA2/2Z2. 聲壓與電壓關(guān)系超聲換能器的核心部件是壓電陶瓷片。壓電陶瓷片是用多晶體 結(jié)構(gòu)的壓電材料(如鈦酸鋇)，在一定的溫度下經(jīng)極化處理制成的

3、。 它具有壓電效應(yīng)。在簡單情況下，壓電材料受到與極化方向一致 的應(yīng)力F時，在極化方向上產(chǎn)生一定的電場強度E。它們之間有一簡單的線性關(guān)系 E=gF。反之，當(dāng)在壓電材料的極化方向上加 電場E時，材料的伸縮形變 S與電場E也有線性關(guān)系S=KE ， 比例系數(shù)g、k稱為壓電常數(shù)，它與材料性質(zhì)有關(guān)。由于E和F、S和E之間具有簡單的線性關(guān)系，因此，能將正弦交流信號 變成壓電材料縱向長度的伸縮，使壓電陶瓷成為聲波的波源。 反過來，也可以使聲壓變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷旱淖兓?，即用壓電陶瓷片作為聲頻信號的接收器。壓電陶瓷超聲換能器產(chǎn)生的超聲波頻率比 較單純，方向性強，基本上是一個平面波，這對于提高測量的精 密度是有利的。P

4、=KU3. 衰減系數(shù)的確定由聲強與聲壓的關(guān)系:I pA2/2Z在聲波傳播時，聲強衰減如下式所示：Id loed聲壓與電壓關(guān)系P= kU得 Ud 2 Uo2e d對其兩邊取對數(shù)則有：2 ln Ud d lnUo ( 1) 式中a為衰減 系數(shù)，可看出電壓對數(shù)的兩倍 2 InUd與衰減系數(shù)a成線性關(guān)系。若測得n組電壓數(shù)值，作如上處理。（1）式求得斜率即求得衰減系數(shù)a四. 實驗儀器聲速測定儀、數(shù)字示波器、函數(shù)信號發(fā)生器、信號連接線。五. 實驗內(nèi)容及步驟1. 調(diào)節(jié)信號源，示波器至最佳狀態(tài)信號源頻率處于換能器共振頻率附近，示波器顯示信號波形大小合適，位置居中。2. 將接收換能器從相距發(fā)射器 30mm左右開

5、始往后移動，連續(xù) 捕捉極大電壓峰值，并記 下各自相應(yīng)的峰峰電壓值和接收換能 器位置。六.數(shù)據(jù)記錄及處理（包括數(shù)據(jù)表格、數(shù)據(jù)計算、畫圖等）實驗 次數(shù)峰值距離（mm）峰值電壓（v）2 lnU實驗 次數(shù)峰值距離（mm峰值電壓（v）2 lnU135.5653.282.3761183.3151.440.729240.1393.122.2761288.2521.440.792344.9622.722.0011392.0551.360.615449.6652.321.6831497.8901.280.494553.4502.161.54015101.5951.200.365659.3651.921.3051

6、6106.3351.200.365764.1551.921.30517111.3251.200.365868.9751.841.22018115.8451.120.227972.7801.681.03819120.5751.120.2271078.7951.600.94020125.3201.120.2272lnU« llnUpinU)七.實驗結(jié)果分析與小結(jié)由數(shù)據(jù)及2 InUdd InUo，可知擬合直線的斜率等于聲波衰減系數(shù)a-0.023881根據(jù)實驗做出的散點圖，發(fā)現(xiàn)圖像的中間部分?jǐn)M合效果最好， 因此在試驗選擇起始位置時不能太靠前也不能太靠后。2在測量過程時，可能出現(xiàn)隨著距離的增大，電壓反而增加的情 況?？?/p>