超声波液位计自动校正液位的探讨 八

(2) 脉冲波声源声轴线声场分布

非重复的脉冲波是一种瞬态扰动，瞬态扰动f(t)可看作无限多个谐扰动g(ω)的叠加，相对于某个特定频率ω，其g(ω)的模值可看作该ω处的幅度，因此g(ω)函数的模称为f(t)的幅度谱，求解g(ω)的过程称为频谱分析，在f(t)即脉冲波的时域波形已知的情况下，通过快速傅立叶变换(FFT)，可得出相应于不同频率的幅度分布曲线，即频谱曲线.

因频谱曲线中相对于每个频率的g(ω)分量都会对该声源的声场做出贡献，故声轴线上的总声压P(z)为各分量P(z)的合成：设该脉冲超声场中某点的总声强为I，各分量在该点的声强为Ii.

实用换能器辐射的脉冲波声场在近场区内虽也存在极大极小值，但波动幅度小，各极小值远大于零，各极大值之间亦如此。可证明：脉冲波的波形愈窄(即频带愈宽)，则声压最大值与最小值的值愈接近。所以，使用窄脉冲探头不仅能提高分辨力，而且能提高检测的准确性。在靠近声源处，即z 值很小时，虽然也存在极大极小值，但声压变化幅度甚小。这是因为愈靠近声源，各频率分量的极值点愈密集，且位置相互错开，这样相互叠加的结果就使总声压趋于平缓。在远场区，脉冲波声场与连续波声场有类似的变化趋势，随着距离的增加，两者所对应得声压值越来越接近。这说明中心频率附近的能量在远场声压分布中具有决定的作用。这也符合经典声学理论的结论。

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