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shiling1813新虫 (小有名气)
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声波的振幅随温度升高而下降的原因？ 已有2人参与
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最近兄弟我在做波导杆（钨丝）中的超声波传输实验，发现从常温到900摄氏度的过程中， 超声波的振幅随温度升高下降了一个量级。 怎么从物理上解释这个现象，尤其是从原子微观机理上解释这个现象？什么计算软件可以定量分析这个现象？ 我查看了一些声学方面的书，基本都是从宏观力学上描述声波，没看到微观上如何联系宏观声波，我实在是困惑。 我曾想从弹性模量的变化解释这个现象，但当温度升高时（从常温到900摄氏度）， 钨的弹性模量减小不到一倍（约从400MPa减小到300MPa）。当温度升高时，形变和振幅变化似乎不应该很大吧。 我觉得这个问题很有意思，很想知道原因。请各位学者们给我解惑啊？ |
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2楼2015-07-15 21:01:03
shiling1813
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3楼2015-07-16 22:23:17
syd4182
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4楼2015-07-16 23:41:46
【答案】应助回帖
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楼主，上次考虑确实欠妥！你说的这个问题从辐射声阻抗方面考虑是否可以？ 具体不知道你的试验条件及频率等详细信息，如果你的信号源（激励源）能保持振动速度不变的话，那么这个信号源可以看做是均匀脉动辐射，而当将它贴近钨丝杆时，由于温度升高，钨丝杆的速度将下降（因为声速等于弹性模量加上拉米常数除以密度，然后开方）。而脉动球源在介质中辐射时，其辐射阻抗与介质中的声速成正比，声速降低了，辐射阻抗变小。由于声源在介质中辐射的声能量与辐射阻抗成正比，辐射阻抗降低，介质的声能量就减小了。介质中的声能量与振幅的平方成一定关系，由此就导致振幅减小了。 另：现在一般的声学问题，很少涉及原子方面的问题，因为声波波长毕竟比原子的直径要大很多。应该是从宏观方面考虑吧。 |
5楼2015-07-17 09:36:09
6楼2015-07-17 10:30:51
shiling1813
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我们实验中用的的信号源（激励源）是个幅值不均匀的正弦瞬态信号，应该不是均匀脉动辐射。频率约100khz。温度从0升高到900摄氏度时，声速下降很小（约下降1/400），所以声阻抗下降很小。我们实验中测的是波导杆中的超声反射回波信号，而信号源（激励源）是个非持续的瞬态信号。 另，“声源在介质中辐射的声能量”与“介质中传播的超声波的能量”似乎不是一回事吧？ “辐射阻抗”和“介质中的声阻抗”是同一个概念吗？我不知道，真心请教。回头我再查查书。 正如你所说，一般的声学问题，很少涉及原子方面的问题。我翻看了一些声学书，只有个别的书上定性提到，声波传到某个位置时，分子能量重新分配，经过弛豫后，分子振动能量可以耗散掉（声波传播的）能量。我真的很想建个模型定量或半定量分析这个现象，就是不知道从哪里找到这个模型和理论。 再次谢谢你的答复，虽然好像没解决我的问题。 |
7楼2015-07-18 23:48:14
shiling1813
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