声学检测技术第三章1.ppt

指向特性同活塞的尺寸与波长的比值有关 声源尺寸与波长比较较小时，辐射的声压几乎 没有指向性，指向性图是个圆； 随着声源尺寸的增大或频率的提高，指向性越 来越尖锐，并且除了主瓣还出现了旁瓣，并且逐 渐增多。 3.1 活塞声源的辐射声场 半扩散角 一阶贝塞尔函数为零 这是主瓣半声束极限角－半扩散角 3.1 活塞声源的辐射声场 6.声束未扩散区与扩散区 3.1 活塞声源的辐射声场 三、矩形晶片辐射的声场 3.1 活塞声源的辐射声场 两个特定面内的声场指向性系数 XOZ面内 3.1 活塞声源的辐射声场 ZOY面内 3.1 活塞声源的辐射声场 四、近场区在两种介质中的分布 3.1 活塞声源的辐射声场 五、实际声场与理想声场比较 理想声场的激发:液体介质、连续波、 活塞振动 实际声场的激发：脉冲波、非均匀激 发、固体介质 3.1 活塞声源的辐射声场 差别: 1、两者在远场的分布规律基本一致，干涉现 象小; 2、两者在近场的分布规律差别很大。实际声 场极大和极小值差别不大，同时极值点数目 较少。 3、实际上晶片的振动不是均匀的，干涉现象 减弱。特殊的振动分布不会产生极值点，甚 至在远场可消除旁瓣的影响。 3.1 活塞声源的辐射声场 声学检测技术 3.1活塞声源的辐射声场 辐射： 声源的振动在周围的介质中激发声波。 研究内容： 根据声源的特性确定声场的性质; 介质性质对声源的影响。 如声场的空间分布； 随距离变化的规律； 辐射阻抗对激发声源振动的影响。 第3章 辐射声场与规则体的回波声压 一、声源类型 1.脉动球源： 辐射对称球面波 球坐标下的声压为 A取决于球面振动情况，表明声场的特 征与球面的振动有关。 3.1 活塞声源的辐射声场 设球面表面的振动速度是 边界条件：在球的表面处，媒质质点速度 等于球源表面的振动速度。 3.1 活塞声源的辐射声场 脉动球源辐射声压 A值不仅与球源的振速有关，与声源大 小、辐射频率有关。 3.1 活塞声源的辐射声场 A的表达式 1）声源半径比较小或频率比较低 点声源 2）声源半径比较大或频率比较高 有 当振动速度一定时，有： 声源振面大时,辐射声压大，反之就小； 振动面越大，低频声越丰富。 3.1 活塞声源的辐射声场 讨论： 辐射阻抗： 声源大小和声波频率不一样时，辐射声压 不同，即声源的辐射特性不同。 声源使介质发生形变，产生声波；辐射的 声场对声源有反作用。 结论：介质的特性阻抗影响声源的振动。 增加了系统的阻尼作用，能量以声能传播； 增加了声源的质量-同振质量。 当 3.1 活塞声源的辐射声场 2.点声源： 脉动球源的半径无限缩小的极限情况，即 此时， 其中 点源辐射声压在理论分析中非常重要。 1 称为点源强度。 3.1 活塞声源的辐射声场 3.组合声源 线状阵列声源： 等间距点源组成 平面声源： 同一平面上的点源组成 3.1 活塞声源的辐射声场 4.活塞声源 定义：处于发射状态的晶片作像活塞一样 的往复振动 平面声源固定在无限大障板上 向半空间辐射声波 3.1 活塞声源的辐射声场 活塞声源的特点： 有限大小的平面声源； 振动方向沿平面的法线方向； 振动面上各点的速度振幅和位相都相同； 在平衡位置附近进行往复的周期运动。 二、圆形活塞声源辐射的声场 几点假设： 活塞上各点的振动是同相同速； 整个声源由无限多个小声源组成； 每个小声源向半空间辐射对称球面波； 声场中的每一点的声压是每个小声源辐射 声波的叠加。 3.1 活塞声源的辐射声场 1.声场中的远场声压分布特性 研究声场中任意点的声压表达式 声源中有一个小的单元 在Q点产生的声压： ds 3.1 活塞声源的辐射声场 Q点的声压 是整个圆形声源上所有小声源在 Q点产生的声压的叠加 3.1 活塞声源的辐射声场 当Q点距圆形声源足够远时, 用 代替 当 根据二项式定理，有 3.1 活塞声源的辐射声场 把上面的几个近似带入声压表达式,