超声波液位计自动校正液位的探讨  七

2.1.2 超声波声场描述

(1) 声压p 和介质质点振动速度v

在超声场中某一点在某一瞬时刻t 所具有的压强与没有声波存在时该点的静压强之差称为声压p。在垂直于声波传播方向上单位面积上在单位时间内所通过的声能量称为声强度声的能流密度简称声强I。

 (2) 特征阻抗率

媒介的密度ρ和声速c 的乘积结合在一起是一个重要的特征参量，被定义为媒介的特征声阻抗率，在p 一定的条件下ρc 与u 成反比。

2.1.3 园盘声源的声场特性

本文的超声波检测使用纵波探头，该探头为圆晶片。由圆晶片产生的声源简称圆盘声源。圆盘声源是指一种平面状的圆振子当它沿平面法线方向振动时其面上各点振动速度的幅值和相位都是相同的从而产生活塞波。圆盘声源辐射单频连续波时其轴线上的声压分布与辐射多频脉冲波时不同。

(1) 连续波声源声轴线声场分布

圆盘声源辐射单频连续波时，且在一定条件下，可将P0 看作常数；ρC 为传声介质的特征

声阻抗，其值等于介质密度ρ和声速C 的乘积；U0 为声源振动时的声速振幅；λ为介质中的声波波长；a 为圆盘声源半径；z 为观察点至声源中心的距离。

当声源及介质一定时(即为实数时)，入射至观察点的升压是距离z 的正弦函数，在近场区内，声压最大值为2 P0，最小值为0，其变化范围为0—2 P0 之间。由此不难推断，对于单频连续波而言，在超声液位测量中，随着距离的远近，其信号幅值变化不完全是单趋势变化。当然，在远场区(当z>N 时)，声轴线上的声压振幅P(z)随距离z 单调下降，不再有起伏波动。信号幅值随着观察距离的增大而变小。

超声检测中用以推导反射体回波声压的基本公式，是超声检测中的计算基础。在实际超声检测中，人们普遍使用多的是多频脉冲波而不是单频连续波。

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