超声波(流量计)的波型及其转换
a 波型
超声波根据声源在介质中的施力方向与波在介质中的传播方向,声波的波型可分为以下3种:
(1)纵波:质点振动方向与传播方向一致的波,称为纵波。它能在固体、液体和气体中传播。
(2)横波。质点振动方向与传播方向相垂直的波,称为横波。它只能在固体中传播。
(3)表面波;表面波是指质点的振动介于纵波和横波之间,质点振动的轨迹是椭圆形的波。表面波只沿着团体表面传播,振幅随深度增加而迅速衰减。其长轴垂直于传播方向、短轴平行于传播方向。
b 波型转换
当纵波以某一角度人射到第二种介质(固体)的界面上时,陈有纵波的反射、折射以外,还发生横波的反射及折射。在某种情况下.还能产生表面波。各种波型都符合反射及折射定律。
c 传播速度
超声波可以在气体、液体及同体呻传播,并布各自的传播速度,简称声速。纵波、横波及表面波的传播速度不仅与介质的密度、弹性模量、成分、浓度等特性有关;还与介质所处的状态,如温度、压力、流速等有关;在确定状态下,一定介质中,声波则以一定速度传播。由于气体和液体的剪切模量为零,所以超声波在气体和液体中没有横波,只能传播纵波。例如:在常温下空气中的声速约为334m/s,在水中的声速约为1440m/s,而在钢铁中的声速约为5000m/s。在固体中纵波、横波和表面被三者的声速有一定的关系,通常认为横波声速为纵波声速的一半,表面波声速约为横波声速的90%。声速不仅与介质有关,而月还与介质所处的状态有关;例如理想气体的声速与绝对温度T的平方根成正比,对于空气来说,影响声速v的主要原因是温度,与温度之间的近似关系为
v=20.067√T
超声波流量计就根据了超声波流的强力穿透特性这一点。 |