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超声波的干涉
来源: | 发布日期:2022-09-19

干涉与衍射是声波波动特性的体现。它是用波动的观点,研究两列以上的声波相遇及声波遇到障碍物时发生的物理过程。它能正确描述几何声学难以解释的许多声学现象。


(1)超声波的干涉

在线性声学中,声波满足叠加原理。即当两列以上的声波在同一媒质中传播相遇时,在相遇区域内,任一点的振动是各列波所引起的振动的合成。而在相遇之后,各波仍保持各自原有的特性(频率、波长、振动方向等)不变,继续沿原有的传播方向前进,独立进行传播。


当两列具有相同频率、固定相位差的声波叠加时,就会发生干涉现象。干涉的结果是在干涉区域形成固定的声场空间分布。即场中某些位置上声波加强,而在另外一些位置上声波减弱。在某一位置上,声场究竟是加强还是减弱以及加强及减弱的程度,取决于两波到达该位置时的相位差。


作为干涉现象的一个特例,现讨论由两列频率相同,但沿相反方向传播的平面波相干形成驻波的情况。


设沿X正向传播的波的声压为


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而沿X负向传播的波的声压为


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根据叠加原理,合成声场的声压为


灵高超声波   (2-7)


合成声场声压表达式的第一项代表驻波场。场中各点振幅随x按余弦规律稳定地分布。在同一x的各点位置上的质点同相振动。其中,在kx=nπ,即04 的位置处,声压振幅最大,称为声压波腹。而在05,即06 处,声压振幅为零,称为声压波节。


式(2-7)的第二项,代表沿X正向传播的行波。其振幅由两波原有振幅差决定。这一项的存在,表明声波有一定能量传递,且使合成场的波节处振幅达不到零值。只有当两波振幅相等(如声波碰到界面而全反射的情况)时,第二次项才为零,即无行波成分。此时波腹处声压振幅为原有两倍,波节处振幅为零,这种情况下的驻波,称为定波。图2-8给出驻波与定波的示意图。

 

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【本文标签】 超声波 干涉 声波

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