文档介绍：声波衰减系数的测定学院:信息工程学院班级:通信 154 班姓名:阳巧学号: 6102215126 上课时间、地点:基础实验大楼 104 下午 4 点开始一、实验目的 1 、测出声波在空气中声强衰减系数。二、实验仪器声速测定仪、数字示波器、函数信号发生器、信号连接线。三、实验原理 1. 声强与声压之间的关系声波在介质传播过程中, 其能量随着传播距离的增加而逐渐减弱的现象称为声波的衰减。声功率是指声源在单位时间内辐射的总声能量,常用 W 表示,单位为瓦。声功率是表示声源特性的一个物理量,声功率越大,表示声源单位时间内发射的声能量越大, 引起的噪声越强。声强是指在声场中垂直于声波传播方向上,单位时间内通过单位面积的声能,常以 I 表示,单位为瓦/ 平方米。声波在媒介中传播时,声强衰减如下式所示: I dI 0e d 式中 I 0 表示入射初始声强, I d 为深入媒质 d 距离处的声强, 为衰减系数。目前,在声学测量中,声强和声功率通常不易直接测量,往往要根据测出的声压通过换算来求得,故常用声压来衡量声音的强弱。声波在大气中传播时,引起空气质点的振动,从而使空气密度发生变化。在声波所达到的各点上,气压时而比无声时的压强高, 时而比无声时的压强低,某一瞬间介质中的压强相对于无声波时压强的改变量称为声压,记为 P ,单位是帕斯卡。在自由声场中,声波传播方向上某点声强 I 与声压 P 、媒介特性阻抗 Z 存在如下关系: I  P 2 2Z 2. 声压与电压关系超声换能器的核心部件是压电陶瓷片。压电陶瓷片是用多晶体结构的压电材料(如钛酸钡) ,在一定的温度下经极化处理制成的。它具有压电效应。在简单情况下,压电材料受到与极化方向一致的应力 F 时,在极化方向上产生一定的电场强度 E 。它们之间有一简单的线性关系 E  gF 。反之,当在压电材料的极化方向上加电场 E 时,材料的伸缩形变 S 与电场 E 也有线性关系 S kE ,比例系数 g 、k 称为压电常数,它与材料性质有关。由于 E 和F 、S 和E 之间具有简单的线性关系,因此,能将正弦交流信号变成压电材料纵向长度的伸缩,使压电陶瓷成为声波的波源。反过来,也可以使声压变化转变为电压的变化,即用压电陶瓷片作为声频信号的接收器。压电陶瓷超声换能器产生的超声波频率比较单纯,方向性强,基本上是一个平面波,这对于提高测量的精密度是有利的。 P kU 3. 衰减系数的确定由声强与声压的关系:I  P 2 2Z 在声波传播时, 声强衰减如下式所示:I dI 0e d 声压与电压关系 P kU 得U 2 d U 0 2e d 对其两边取对数则有: 2 lnU dd lnU 0 2(1) 式中为为衰减系数,可看出电压对数的两倍 2 lnU d 与衰减系数成线性关系。若测得 n 组电压数值,作如上处理。( 1 )式求得斜率即求得衰减系数。四、实验内容及步骤 1. 调节信号源,示波器至最佳状态信号源频率处于换能器共振频率附近,示波器显示信号波形大小合适,位置居中。 2. 将接收换能器从相距发射器 40mm 左右开始往后移动,连续捕捉极大电压峰值, 并记下各自相应的峰峰电压值和接收换能器位置。五、数据记录及处理实验次数峰值距离( mm ) 峰值电压(V) 2lnU 实验次数峰值距离( mm )