A. 什麼是超聲波的衰減引起超聲衰減的主要原因有哪些
超聲波在實際傳播過程中,會遇到諸多因素的影響,而產生不同程度的衰減,超聲波的衰減主要有散射、擴散、和吸收三種。
如果遇到某些障礙物時,部分超聲波將無法再按照原來的傳播方向進行運動,這時超聲波就會出現散射衰減,散射衰減和傳播物體的材質有關,如果超聲波在固體中進行傳播,散射衰減會隨之減弱,而如果是在空氣當中,超聲波的生波會隨之增強,而在液體中傳播的衰減率,則介於固體和液體之間。
而常見的擴散衰減則與傳播介質的密度無關,擴散衰減主要與超聲波在介質中的距離有關,顧名思義,只要超聲波在物體內部傳播的距離越長,那麼超聲波就會逐漸衰減,直至消失。
另外,還有一種較常見的超聲波衰減形式,叫做吸收衰減,由於超聲波在物體中進行傳播時,或多或少的都會使物體內部產生震動,這種因接觸而產生的震動會產生摩擦力,隨著傳播時間的增加,超聲波會與物體間摩擦起熱,在這種熱能的阻礙下,超聲波的能量就會逐漸減弱,最終被完全吸收。
B. 超聲波為什麼不能用於空中雷達,請詳細說明一下原因,我所了解的是超聲波在空中衰減很大,有效距離很近
首先超聲波在空氣中衰減極為嚴重。因為超聲波在空氣中有力學作用,近距離甚至可以用於吹蠟,或懸浮物體,傳播不了多遠,蝙蝠的探測范圍只有幾米,而飛機動輒幾十公里甚至上百公里。不考慮其他因素,隨著距離的增加能量是以距離平方次衰減的,而反射回波也是以距離的平方次衰減,再加上力學衰減。要想傳播的更遠這不但需要消耗大量的能源,而且技術上也做不到。同時超聲波強到了一定程度,和噪音一樣對人體和生物也是有危害的。
其次空中目標的運動速度快,有些甚至是超音速的,如果對著你而來,哪超聲波還沒等回波到,飛機或導彈已經到了,甚至命中目標了!而且距離遠動輒幾公里十幾公里,甚至成百上千公里。音速來回往返需要的時間長,會導致情況嚴重失真。這和我們看一光年以外的星體,其實是看到他一年以前的情況是一個道理,如果雷達上的目標是它幾秒,或幾分鍾後的運動狀態,對於運動的物體來說攔截已經失去了意義。尤其是導彈攔截。用電磁波快速運算還難以做到呢?你再耽誤一會,黃瓜菜都涼了!
C. 超聲波的波速和衰減各有哪些特色在工作過程中有哪些原理和作用
(1) 波速。超聲波在不同的介質中(氣體、液體、固體)的傳播速度是不同的,傳播速度與介質密度和彈性系數以及聲阻抗有關。不同波形超聲波的傳播速度也不相同:在固體中,縱波、橫波及其表面波三者的聲速有一定的關系,通常可認橫波的聲速為縱波的一半,表面波的聲速為橫波聲速的90%;氣體中的縱波聲速為344m/s,液體中的縱波聲速為900 ~1 900m/s。
(2) 超聲波的衰減。超聲波在介質中傳播時,隨著距離的增加,能量逐漸衰減,衰減的程度與超聲波的擴散、散射及吸收等因素有關。可用來測距、測液位或料位、金屬探傷以及測厚等。