超声波的衰减

超声波的衰减

超声波在介质中传播时，随着传播距离的增加，能量逐渐衰减。衰减规律满足指数函数关系。

衰减公式

• 声压衰减：P_x = P₀e^{-αx}
• 声强衰减：I_x = I₀e^{-2αx}

其中P_x、I_x为距声源x处的声压和声强，P₀、I₀为声源处的声压和声强，α为衰减系数。

衰减原因

超声波在介质中传播时，能量的衰减取决于三种因素：

1. 扩散衰减：随着超声波传播距离的增加，在单位面积内声能减弱（理想介质中仅此因素）
2. 散射衰减：超声波在固体介质中的颗粒界面上散射，或在流体介质中的悬浮粒子或气泡上散射造成衰减。严重时可能接收不到反射回波，因此超声波不能精确探测表面为泡沫状的液体
3. 吸收衰减：由介质的导热性、黏滞性及弹性滞后等因素造成，介质吸收声能并将其转换为热能。吸收随超声波频率的升高而增高

影响因素

• 介质材料的性质：晶粒越粗，衰减越大
• 超声波频率：频率越高，衰减越大
• 衰减系数α因介质而异，通常以dB/cm或dB/mm为单位表示
• 衰减系数往往限制最大探测厚度