超聲場

一．超聲場的特徵值

充滿超聲波的空間或超聲振動所波及的部分介質，叫超聲場；超聲場具有一定的空間大小和形狀，只有當缺陷位於超聲場內時，才有可能被發現。描述超聲場的特徵值（即物理量）主要有聲壓、聲強和聲阻抗。

1.聲壓P

超聲場中某一點在某一時刻所具有的壓強P1與沒有超聲波存在時的靜態壓強P0之差，稱為該點的聲壓，用P表示（P = P1 - P0）。

聲壓幅值 p = rcu = rc(2pfA)

其中 r----介質的密度;

c----波速;

u----質點的振動速度；

A----聲壓最大幅值；

f----頻率。

超聲場中某一點的聲壓的幅值與介質的密度、波速和頻率成正比。

2.聲阻抗Z

超聲場中任一點的聲壓p與該處質點振動速度u之比稱為聲阻抗，常用Z表示。

Z = p / u = rcu / u = rc

由上式可知，聲阻抗的大小等於介質的密度與波速的乘積。由u = P/Z可知，在同一聲壓下，Z增加，質點的振動速度下降。因此聲阻抗Z可理解為介質對質點振動的阻礙作用。超聲波在兩種介質組成的界面上的反射和透射情況與兩種介質的聲阻抗密切相關。

3.聲強I

單位時間內垂直通過單位面積的聲能稱為聲強，常用I表示。

I = Z u/2 = P/(2Z)

當超聲波傳播到介質中某處時，該處原來靜止不動的質點開始振動，因而具有動能；同時該處介質產生彈性變形，因而也具有彈性位能；聲能為兩者之和。

聲波的聲強與頻率平方成正比，而超聲波的頻率遠大於可聞聲波。因此超聲波的聲強也遠大於可聞聲波的聲強。在同一介質中，超聲波的聲強與聲壓的平方成正比