發(fā)布日期:2015-06-05 瀏覽次數(shù):27730
在人類的歷史中,聲音的作用不可替代,誰也無法想象無聲的世界會是什么樣子。從穴居人的空骨長笛到現(xiàn)代的hip-hop音樂,聲音傳達出的意義遠超出說話的范疇。除了說話,動物發(fā)出的聲音,自然界發(fā)出的聲音外,還有醫(yī)用超聲波、超聲波清洗、超聲探傷、超聲破碎、超聲波測距等,數(shù)不勝數(shù)的科技應用都昭示著聲波技術的無窮活力。
超聲波測距,即用于物位測量的聲波技術是近代的事情,差不多50來年的歷史,恒立知道的,加拿大的Milltronics公司研究超聲波物位計是在上世紀70年代的事情。
眾所周知,聲波屬于機械波范疇。如對物體的敲擊或是物體受到?jīng)_擊而產(chǎn)生的機械運動,都會對周圍的空氣或液體產(chǎn)生擠壓而向較遠的方向傳播。如上定義,可以明確地知道,聲波在真空的環(huán)境下是無法傳播的,所以說,超聲波物位計的換能器在真空環(huán)境下是不能工作的。都知道,人的耳朵能聽到的聲音頻率范圍是20Hz到20KHz之間,那么任何超出這個頻率范圍的聲波就稱為超聲波。
恒立超聲波換能器的工作頻率高則可達55KHz,甚至可以更高,低則35KHz。這些頻率的換能器發(fā)出的聲音是聽不到的,通常我們能聽到的換能器的聲音是聲波包絡線產(chǎn)生的,而不是脈沖本身產(chǎn)生的。
一般情況下,我們固有的認識(常溫、常壓、空氣濕度適中)是聲波的速度為340m/s,但是伴隨著溫度、壓力及空氣濕度的變化,聲波的傳播速度也會變化。舉例來說明,在換能器和被測目標之間的大氣不同于空氣中的自然成分時,聲速的傳播速度就會變化。如果大氣的組分是固定并且均勻的,那么聲波傳輸過程中產(chǎn)生的速度誤差是可以補償?shù)模环粗?,如果大氣組分是不固定的,或是不均勻的,聲波傳輸?shù)乃俣染蜁霈F(xiàn)時急時緩的現(xiàn)象,那么,聲波的具體速率將以經(jīng)驗而定。
我們知道,聲音傳播距離的遠近與聲音的強度有關,所以,對超聲波換能器施加的能量越大,產(chǎn)生聲波的幅值也就越高,也就是聲波的強度越大。聲強是用來描述聲音的一個術語,即單位時間內(nèi)通過單位面積內(nèi)聲音的能力叫做聲強。
聲波的能量離開聲源(超聲波物位計的換能器)后逐漸衰減。定義這種聲能衰減的數(shù)學關系是距離平方成反比。如果離聲源的距離變?yōu)樵瓉淼?nbsp;2 倍,那么聲能將衰減為原來的四分之一。
眾所周知,人耳能聽到的最弱的聲音的聲能為 10 -12 W/m 2 ,這個在周圍空氣中產(chǎn)生極小的聲能,被稱為“聽覺極限”。人能夠忍受的聲能的范圍很廣。痛苦極限是 10 W/m 2 ,是聽覺極限的 10 13 倍。分貝用來計量聲波的強度。分貝是用對數(shù)形式表達的,所以當聲能是聽覺極限(0 dB)的十倍時,用分貝表示就是 10 dB ;當聲能是聽覺極限的100 倍時,用分貝表示是 20 dB ;一直到痛苦極限是 130 dB。160 dB 的聲音會立即傷害到耳膜。恒立超聲波換能器的聲能在 95 ~ 110 db之間,因為屬超聲頻率而不會被聽見。