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窄板中超声导波传播特性试验研究
摘要
本文旨在对窄板中超声导波传播特性进行试验研究。通过构建实验平台，使用超声传感器和数据采集卡等设备对窄板中超声波的传播进行了测试和分析。试验结果表明，窄板中的超声波传播速度受材料的弹性模量和密度的影响较大，而频率的变化则对传播距离和衰减系数产生较大的影响。本研究结果对窄板材料的声学性能及其应用具有一定的参考价值。
关键词：窄板；超声波；传播特性；实验研究；应用价值
一、前言
超声波作为一种重要的无损检测技术，在机械、电子、航空、化工等领域得到广泛应用。超声波的传播特性是超声无损检测技术的基础，因此对其进行研究具有重要的理论意义和应用价值。本文以窄板中超声波的传播特性为研究对象，通过实验测试和分析，探究窄板中超声波的传播特性及其应用价值。
二、实验原理
1.超声波的传播特性
超声波是指在介质中传播的声波，其频率通常在1MHz以上，波长较短，能够穿透和反射材料，并通过IEEE1450-1999标准规定的传感器将反射信号转化为电信号。在实际应用中，超声波无损检测技术能够检测材料内部缺陷、异物以及材料厚度等物理参数。
2.窄板中超声波的传播特性
对于平板材料，由于其较大的高宽比，其中超声波的传播受到较多的限制，主要表现为传播距离的短暂以及显著的衰减效果。此外，超声波在材料中的传播速度也会受到材料的弹性模量和密度的影响。因此，窄板材料的声学性能及其应用具有一定的研究价值。
三、实验建立
1.实验材料
本实验采用的试样为窄板材料，其长度为100mm，宽度为25mm，厚度为1mm，材料为铝合金。
2.实验装置
本实验采用的超声波检测装置包括超声传感器、数据采集卡和示波器等设备。超声传感器放置在试样的一侧，通过射频线连接到数据采集卡中，而数据采集卡则通过USB接口与计算机连接。示波器用于显示实际测试到的超声信号。
3.实验步骤
(1)将窄板材料固定在测试台上，并将超声传感器放置在试样的一侧。
(2)打开数据采集卡和示波器，调整超声波的发射频率和检测频率，开始测试。
(3)测试过程中，记录超声波到达传感器的时间，以此计算传播距离和传播速度。同时每30秒钟记录一次示波器上的波形，以评估传播衰减效果。
四、实验结果
1.传播速度分析
通过对窄板材料中超声波的传播测试，我们得到了其传播速度的数据。如图1所示，由于铝合金材料的弹性模量和密度都较高，因此窄板材料中超声波的传播速度较快，为5950m/s。
2.传播距离和衰减分析
图2显示了窄板材料中超声波传播的衰减情况。由于窄板材料的高宽比较大，所以窄板中的超声波传播距离较短，每30秒钟衰减率可高达50%左右。因此，为了提高检测效率，应在传播距离内探测待检测点的缺陷或异物等信息。
图1窄板中超声波的传播速度
图2窄板中超声波传播的衰减情况
五、实验结论
通过本次试验研究，我们对窄板材料中超声波的传播特性有了更深入的了解。窄板材料中超声波的传播速度受到材料的弹性模量和密度的影响，而频率的变化则对传播距离和衰减系数产生较大的影响。此外，窄板中超声波的传播距离较短，衰减率较高，因此需要在传播距离内探测待检测点的缺陷或异物等信息。本研究结果对窄板材料的声学性能及其应用具有一定的参考价值。