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超聲波在水中傳播時(shí)，它的衰減跟哪些因素有關(guān)？

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2020-03-13

       超聲波在水中傳播時(shí)，它的衰減跟哪些因素有關(guān)？
 
       在水中，要測(cè)量距離，測(cè)量流速，一般情況下都會(huì)用到超聲波。通過(guò)各種超聲波換能器發(fā)射出超聲波來(lái)，在水中傳播。
 
       超聲波在水中傳播的距離跟本身的頻率、發(fā)射電壓、水是靜止的還是波動(dòng)的、水中的固體懸浮物含量、水中的粘度有關(guān)。
 
水聲換能器
 
 
       為了簡(jiǎn)化問(wèn)題，安布雷拉的工程師先把超聲波發(fā)射電壓這個(gè)條件設(shè)定為同樣的，都是24VPP發(fā)射。
 
       超聲波在水中傳播的時(shí)候，第1個(gè)影響衰減的因素是超聲波的頻率。
 
       在靜止的水中，都用24VPP的發(fā)射電壓，頻率越低的，傳播的越遠(yuǎn)。
 
       理論值：超聲波在水中傳播，它的衰減跟距離兩次方成反比。
 
       以DYW-50/200-NA為例，24VPP發(fā)射，在水庫(kù)做實(shí)驗(yàn)，
 
       200KHz頻率發(fā)射，自己發(fā)射自己接收，可以測(cè)量到30米～40米距離,收到的沒(méi)有經(jīng)過(guò)放大的信號(hào)在30～100mV之間。
 
       50KHz頻率發(fā)射，自己發(fā)射自己接收，可以測(cè)量到150米～200米距離,收到的沒(méi)有經(jīng)過(guò)放大的信號(hào)在50～120mV之間。
 
超聲波換能器 水下測(cè)距
 
       第2個(gè)影響衰減的因素是水中的懸浮物，包括懸浮物、粉末狀物體、藻類等。
 
       超聲波在水中傳播，它遇到懸浮物，比如說(shuō)像河水，它如果稍微有點(diǎn)渾濁就意味著中間有懸浮物，當(dāng)然如果渾濁更厲害，那就意味著懸浮物更多，這些懸浮物的顆粒度是不一樣的，有很細(xì)的粉末狀的，有的是真正的是顆粒，那么超聲波的傳播過(guò)程中遇到這些東西，就會(huì)有一部分被懸浮物反射到其他方向，懸浮物越大對(duì)超聲波的散射作用越強(qiáng)，，也就是說(shuō)懸浮物體積相對(duì)越大就越容易把超聲波反射到其他方向。
 
 
       那這樣超聲波在測(cè)距過(guò)程中到達(dá)目標(biāo)物體的信號(hào)強(qiáng)度就小了很多，超聲波到達(dá)目標(biāo)物體以后再反射回來(lái)，反射的過(guò)程中也會(huì)遇到這些懸浮物，這也會(huì)造成它的散射，最終是接收到的信號(hào)強(qiáng)度嚴(yán)重衰減。
 
       在同一種超聲波頻率發(fā)射的前提下，水中的懸浮物越多，那么它衰減的越厲害。
 
       實(shí)驗(yàn)：在同一個(gè)1米深度水池，用DYW-50/200-NA超聲波換能器工作在200Khz頻率，用24VPP發(fā)射，使用的是清水，放入粉末狀的泥土和黃沙來(lái)做對(duì)比。粉末狀的泥土放入后，在泥土沒(méi)有沉到水底之前，用示波器查看，接收到的信號(hào)會(huì)衰減3～10倍。黃沙放入會(huì)，在黃沙沒(méi)有沉到水底之前，用示波器查看，已經(jīng)看不到接收到的信號(hào)了。
 
探魚(yú)換能器
 
探魚(yú)換能器  
 
       第3個(gè)影響衰減的因素是水的流動(dòng)性。
       超聲波在水中測(cè)距的時(shí)候，如果在靜止的水中最遠(yuǎn)可以測(cè)到100米，那么在超聲波換能器和被測(cè)目標(biāo)之間的水產(chǎn)生了流動(dòng)，水流速度越快，接收到的超聲波信號(hào)衰減就越厲害。
 
       第4個(gè)影響衰減的因素是水溫。
       其次是水溫，以20℃的水溫為標(biāo)準(zhǔn)，高于20℃的溫度越高，它的衰減就會(huì)越厲害，低于20℃，溫度越低，它的衰減就越小。這個(gè)對(duì)于信號(hào)的衰減的影響比較小。
 
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超聲波換能器

 

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