聲波(bo)的(de)傳輸(shu)特(te)性(xing)分析

在絕(jue)緣(yuan)結構內部(bu)，局部(bu)放(fang)電(dian)發出(chu)的(de)聲波(bo)，經(jing)常要(yao)經(jing)過多種介質(zhi)才(cai)能傳單(dan)接(jie)收(shou)聲波(bo)的(de)換能器(qi)上來。例(li)如(ru)變(bian)壓(ya)器(qi)內(nei)固體(ti)介質(zhi)中(zhong)的(de)氣(qi)隙發生(sheng)局部(bu)放(fang)電(dian)時(shi)所發出(chu)的(de)聲波(bo)要(yao)通(tong)過固體(ti)介質(zhi)、液(ye)體(ti)介質(zhi)和(he)金屬(shu)外(wai)殼才(cai)能到達(da)置於(yu)外殼表(biao)面(mian)上的(de)換能器(qi)。傳播過(guo)程(cheng)中(zhong)，聲波(bo)會(hui)發生(sheng)折射(she)、反射(she)和(he)衰(shuai)減。上壹篇(pian)博文(wen)我(wo)們(men)簡單(dan)介(jie)紹了聲波(bo)的(de)折射(she)和反(fan)射，今(jin)天我(wo)們(men)來探討下(xia)聲波(bo)的(de)衰(shuai)減。

1.2 衰(shuai)減

超聲波(bo)在傳播過(guo)程(cheng)中(zhong)，除了在介(jie)質(zhi)分(fen)界面(mian)上會造(zao)成(cheng)損(sun)失外(wai)，在介(jie)質(zhi)內(nei)部(bu)也(ye)會發生(sheng)衰(shuai)減。這(zhe)種(zhong)衰(shuai)減可能是由於波(bo)的(de)擴散(san)、分子(zi)撞擊(ji)、粘(zhan)度和(he)熱導(dao)等因素(su)造(zao)成(cheng)的(de)。對於(yu)氣(qi)體(ti)和液體(ti)介質(zhi)，波(bo)的(de)擴散(san)是主(zhu)要(yao)的(de)。而(er)固體(ti)介質(zhi)主(zhu)要(yao)的(de)衰(shuai)減原(yuan)因是由於聲波(bo)在傳播過(guo)程(cheng)中(zhong)把(ba)能量(liang)轉(zhuan)變(bian)成(cheng)為熱量(liang)。

通(tong)常在氣(qi)體(ti)和液體(ti)中(zhong)聲波(bo)的(de)傳播是(shi)以(yi)球面(mian)波(bo)的(de)形(xing)式從(cong)聲源(yuan)壹(yi)點(dian)出(chu)發向(xiang)四(si)面(mian)散(san)播。離(li)開聲源(yuan)愈(yu)遠(yuan)，聲強(qiang)度和(he)聲壓(ya)就(jiu)愈低(di)。理(li)論上，聲壓(ya)水(shui)平(ping)是(shi)與(yu)聲源(yuan)的(de)距離(li)d成反(fan)比的(de)。但(dan)實際上局部(bu)放(fang)電(dian)產(chan)生(sheng)的(de)超聲波(bo)源(yuan)很少是集(ji)中(zhong)在壹(yi)點(dian)，各種放(fang)電情(qing)況的(de)不同使得(de)超聲波(bo)的(de)聲壓(ya)水(shui)平(ping)不(bu)壹(yi)定(ding)是反(fan)比於d的(de)。例(li)如(ru)在礦物(wu)油中(zhong)，由於局部(bu)放(fang)電(dian)產(chan)生(sheng)的(de)超聲波(bo)，在頻(pin)率為150kHz-2MHz範(fan)圍(wei)內(nei)，超聲波(bo)隨(sui)著距離(li)的(de)衰(shuai)減是(shi)正比於d1/4壹(yi)d2之(zhi)間。

聲波(bo)在氣(qi)體(ti)介質(zhi)中(zhong)被吸(xi)收(shou)是(shi)由於分(fen)子(zi)碰撞中(zhong)能量(liang)的(de)交換所(suo)形(xing)成。這(zhe)種(zhong)吸(xi)收(shou)不(bu)但(dan)與氣(qi)體(ti)的(de)本質(zhi)有(you)關，而(er)且與(yu)溫(wen)度、濕(shi)度以(yi)及氣(qi)體(ti)中(zhong)的(de)雜質(zhi)都(dou)有(you)關。如在六氟化硫（SF6）中(zhong)聲波(bo)（頻(pin)率為40KHz）的(de)被吸(xi)收(shou)，要(yao)比空氣(qi)中(zhong)大20多(duo)倍。又(you)如(ru)在寒冷(leng)的(de)北極空氣(qi)中(zhong)，由於分(fen)子(zi)碰撞所造(zao)成(cheng)的(de)聲波(bo)吸(xi)收(shou)是(shi)很(hen)微(wei)小(xiao)的(de)。而(er)在酷熱的(de)沙(sha)漠空氣(qi)中(zhong)，對10kHz的(de)聲波(bo)衰(shuai)減可達0.48dB/m。如果在空氣(qi)中(zhong)含有(you)霧、煙、灰(hui)塵(chen)時(shi)，衰(shuai)減會(hui)顯(xian)著(zhu)增(zeng)加(jia)。不(bu)同頻(pin)率的(de)超聲波(bo)產(chan)生(sheng)的(de)衰(shuai)減也(ye)是不(bu)同的(de)，通常在空氣(qi)中(zhong)當(dang)溫(wen)度和(he)濕度壹(yi)定(ding)時，聲波(bo)的(de)衰(shuai)減與(yu)頻(pin)率f甚至於f2成(cheng)正比。在液(ye)體(ti)材料中(zhong)聲波(bo)的(de)衰(shuai)減往(wang)往正比於f2；而(er)在固體(ti)材料中(zhong)衰(shuai)減大(da)約正(zheng)比於f。

超聲波(bo)在介(jie)質(zhi)中(zhong)傳播產(chan)生(sheng)的(de)衰(shuai)減，在頻(pin)率較低(di)和介(jie)質(zhi)厚(hou)度不(bu)大時(shi)經(jing)常與(yu)厚(hou)度成(cheng)正比。但(dan)隨(sui)著頻(pin)率的(de)增加(jia)，隨(sui)著厚(hou)度的(de)增加(jia)，聲波(bo)衰(shuai)減的(de)增加(jia)比較慢。