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shiling1813

新虫 (小有名气)

[求助] 声波的振幅随温度升高而下降的原因? 已有2人参与

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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shiling1813

新虫 (小有名气)

引用回帖:
5楼: Originally posted by Wei_ren at 2015-07-17 09:36:09
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 ...

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
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Wei_ren

木虫 (著名写手)

【答案】应助回帖

感谢参与,应助指数 +1
弹性模量降低,声速就降低了!温度升高,应该钨丝中的声速就降低了,那么波长等于声速除以频率,所以同样频率的声波,振幅就减小了!你可以看一下固体中的声波,如张海澜的《理论声学》和何祚镛的《声学理论基础》,里面都有声速介绍的。
2楼2015-07-15 21:01:03
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shiling1813

新虫 (小有名气)

引用回帖:
2楼: Originally posted by Wei_ren at 2015-07-15 21:01:03
弹性模量降低,声速就降低了!温度升高,应该钨丝中的声速就降低了,那么波长等于声速除以频率,所以同样频率的声波,振幅就减小了!你可以看一下固体中的声波,如张海澜的《理论声学》和何祚镛的《声学理论基础》, ...

首先谢谢你的答复!虽然好像你的解释没有解决我的问题。
在你的答复中说:“那么波长等于声速除以频率,所以同样频率的声波,振幅就减小了”。我认为应该是:声速除以频率,所以同样频率的声波,声速减小,波长就减小,但没法知道振幅怎么变化啊,波长和振幅不是一回事吧。
另,我查看过张海澜的《理论声学》和何祚镛的《声学理论基础》,没在书里面找到原子分子尺度的微观解释,书中基本都是宏观力学方面的介绍。
3楼2015-07-16 22:23:17
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syd4182

新虫 (著名写手)

很值得深刻思考

[ 发自小木虫客户端 ]
4楼2015-07-16 23:41:46
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