超聲波的特點(diǎn)是振動(dòng)頻率高、波長(zhǎng)短，例如1mc/s的超聲波在空氣中的波長(zhǎng)為0.34 mm，在水中為1.4 mm。因此，很多情況下聲源比波長(zhǎng)大。

假設(shè)在沒(méi)有吸收的媒質(zhì)中，半徑為a的圓板聲源以活塞狀振動(dòng)，在聲源的前方形成聲場(chǎng)，當(dāng)a比波長(zhǎng)λ大時(shí)，Z軸上的聲場(chǎng)的波面除了在聲源附近以外，都在聲源面上變得平行。

接著求聲場(chǎng)的強(qiáng)度分布，在離聲源中心的距離r比a足夠大的點(diǎn)上，壓力振幅p為

 

中表示(圖21).

 

因此貝塞爾函數(shù)最初為0

 

*)音速與彈性模量M有u=(M/)^1/2的關(guān)系，因此將M寫(xiě)成復(fù)量M*=M'+jM"，M’’/M’是損失系數(shù)(在M"?M’的情況下). M"/M’也常被稱為tan 。另外，損耗系數(shù)的倒數(shù)用字母Q表示，M’’/ω是固體的內(nèi)部粘性率。

即

 

的方向，如果λ比a小，那么θ也小，聲波具有尖銳的方向性。這就是超聲波用于測(cè)深和探傷的原因。

聲源附近的強(qiáng)度分布變得非常復(fù)雜，在與z軸垂直的面內(nèi)，強(qiáng)度的極大和極小呈同心圓狀分布，軸上的強(qiáng)度由下式給出。

 

圖22示出了這一點(diǎn)，在z

借用光學(xué)術(shù)語(yǔ)，這個(gè)區(qū)域被稱為Fresnel區(qū)域。在z>α2/λ的范圍中，大致與1/z2成比例，這個(gè)區(qū)域稱為Fraunhofer區(qū)。

在測(cè)量媒質(zhì)的吸收系數(shù)時(shí)，必須注意這個(gè)強(qiáng)度分布，如果媒質(zhì)有吸收(吸收系數(shù)α)，F(xiàn)raunhofer區(qū)域的強(qiáng)度與e-2αz/z2成比例變化，在Fresnel領(lǐng)域并不簡(jiǎn)單。但眾所周知，在Fresnel區(qū)域中，在比與聲源平行的聲源寬的面中，測(cè)量面內(nèi)強(qiáng)度的平均值時(shí)，其值大致與平行平面波一樣，與e-2αz成比例變化。

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