超聲波流量計使用編碼技術的探討 十一
第二章超聲波流量測量原理與誤差分析
2．1超聲波簡介與超聲流量計
2．1．1超聲波簡介
超聲是指頻率高于人耳可聽范圍的聲波。在現代聲學中規定，把頻率高于20l(Hz的聲波稱為超聲波。一般而言，通常所說的超聲波是指頻率高于20kHz的聲波；其中又把頻率在106Hz之上的超聲波稱為特超聲；在超聲頻段中，106～1012Hz頻段的超聲因與電磁波譜中的微波頻段相對應，故又稱微波超聲。
超聲波具有以下四個基本特性：
(1)束射特性。由于超聲波波長短，其射線可以和光線一樣，進行反射、折射，也可以聚焦，而且遵守幾何光學定律，即超聲波射線在一種介質表面反射時，入射角等于反射角；當射線透過一種介質進入另一種密度不同的介質時就會產生折射，兩種介質的密度差別愈大，折射愈明顯。
(2)吸收特性。聲波在各種介質中傳播時，隨著傳播距離的增加，強度會逐漸減弱，這是因為介質要吸收能量。對于同一介質，聲波的頻率越高，介質吸收越強；對于同一頻率的超聲波，在氣體中傳播時衰減最大，在液體中次之，在固體中傳播時衰減最小。
(3)能量傳遞特性。超聲波之所以在工業領域中被廣泛應用，主要在于其功率較強。當聲波進入某一介質時，介質中的分子也隨之振動，且振動頻率與聲波頻率一致。而分子振動的頻率又決定其振動的速度，頻率愈高振動速度愈大。根據物理學原理，介質分子振動所具有的動能，除了與質量有關外，還由分子振動速度的平方決定。所以，超聲波的頻率越高，介質分子獲得的能量越高。
(4)聲壓特性。當聲波進入某種介質時，由于聲波振動對介質分子有壓縮和稀疏作用，會使介質所受的壓力產生變化。這種由聲波振動引起附加壓力的現象叫聲壓作用。而超聲波具有很大能量，就有可能使物質分子產生顯著的聲壓作用，如水中傳播一般強度超聲波時，產生的附加壓力可以達到好幾個大氣壓力。
由于超聲波具有上述一系列特點，因此引起了人們的普遍重視，積極將它應用于實際之中。目前超聲波的研究和應用已經滲入工業、農業、國防、醫學以及航天和航空等領域，并且取得了卓有成效的進展，甚至有人認為超聲技術可以和電子技術、信息技術以及核子技術相媲美，是一門具有廣闊發展前景的高新技術。
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