哪有参数会影响超声波声速变化?

2024-09-10 13:31:55 沈阳宇时先锋

      我们在测量某种材料厚度时经常会用到超声波脉冲反射原理,其中一个很关键的物理量就是需要知道材料的声速值,声速设定准确了才能测量出材料的准确厚度,在测量材料厚度时有客户会问什么情况下需要重新校准材料的声速值,所以我们首先要了解哪些参数会影响材料的声速值变化?

     

     超声波波型不同时,介质弹性变形形式不同,声速也会不一样。同一波型的超声波在介质中的传播速度还与介质的弹性模量和密度有关。对特定的介质,弹性模量和密度为常数,故声速也是常数。不同的介质,有不同的声速。超声波在介质中的传播速度是表征介质声学特性的重要参数。

           

       1、固体介质不仅能传播纵波,而且还可以传播横波和表面波等,但它们的声速是不同的。此外介质尺寸的大小对声速也有一定的影响,无限大介质与细长棒中的声速也不一样。

       无限大固体介质中的声速无限大固体介质是相对于波长而言的,当介质的尺寸远大于波长时,就可以视为无限大介质。

      在无限大的固体介质中,纵波声速为:沈阳宇时先锋

      式中 E——介质的杨氏弹性模量

             ρ——介质的密度;沈阳宇时先锋——介质的泊松比,所有固体介质的泊松比。都在0~-0.5之间。由以上公式可知:固体介质中的声速与介质的密度和弹性模量等有关,不同的介质,声速不同;介质的弹性模量越大,密度越小,则声速越大。


      2、细长棒中的纵波声速

              在细长棒中(棒径d≤λ)轴向传播的纵波声速与无限大介质中纵波声速不同,细长中的纵波声速为:沈阳宇时先锋


     3、声速与温度、应力、均匀性的关系

         固体介质中的声速与介质温度、应力、均性冇火般固体中的声速随介质温度升高而降低。纯铁中的声速与温度的关系如下

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        通过以上公式及实验数据我们可了解到材料的声速值与材料的体积大小,密度,弹性模量,温度、应力、均匀性都有关于,所以在采用超声波测厚仪测量工件时,需要考虑以上几点参数进行对应设置材料声速。


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