Основы радиоэлектроники

Системы передачи информации

Отражение и преломление звука. Прохождение звука через границу раздела двух сред

При падении плоской звуковой волны на границу раздела двух сред, обладающих различными плоскостями и скоростями звука (т.е. с разными акустическими сопротивлениями), часть энергии отражается, а другая проходит во вторую среду.

Причем, угол отражения равен углу падения, а энергия, проходящая во вторую среду, подчиняется закону преломления Снеллиуса, который гласит, что отношение синусов углов падения и отражения равно отношению скоростей звука в обеих средах.

Здесь видна определенная внешняя аналогия с прохождением раздела двух сред электромагнитными волнами, хотя физическая природа акустического и электромагнитного полей принципиально различны.

Но общность в том, что отношение скоростей звука и относительных диэлектрических проницаемостей сред, называют показателем, или коэффициентом преломления первой среды по отношению ко второй.

Относительные интенсивности (по амплитуде, или по силе звука, или по мощности) отраженной и преломленной звуковых волн определяются известными соотношениями Релея.

Эти соотношения справедливы только для сред без потерь, в которых отсутствует затухание, т.е. поглощение звука, а граница раздела сред плоская, достаточно протяженная, микронеровности которой много меньше длины звуковой волны. Такие условия, как правило, на практике выполняются только в частных случаях. Поэтому подробно рассматривать соотношения Релея в общем виде не будем, а остановимся на анализе частных случаев, которые характерны для акустических средств измерений и дефектоскопии.

Таким частным, но важным случаем, в технике акустических измерений является случай нормального падения звуковой волны на границу раздела сред и материалов. Для этого варианта отражения от границы сред будут отсутствовать при равенстве акустических сопротивлений сред, т.е. тогда, когда

(1.1)

Выражение определяет требование полного согласования сред, которое всегда стремятся выполнить разработчики акустических средств измерений при проектировании их измерительных каналов: источник ультразвука - объект контроля - акустический приемный датчик-преобразователь, что гарантировало бы максимальную энергетическую эффективность зондирующего излучения.

Введем коэффициент, определяющий отношение акустических сопротивлений обеих сред (материалов),

(1.2)

тогда, исходя из соотношения Релея, можем найти коэффициент отражения Г от границы раздела сред при нормальном падении волны

(1.3)

Формула дает значение коэффициента отражения Г по мощности, т.е. по интенсивности звука, так как записаны квадраты отношений.

Следует отметить внешнюю схожесть соотношения с аналогичным соотношением для определения коэффициента отражения по мощности в электрорадиотехнике, хотя физическая сущность возникновения отражений в первом и втором случае принципиально различны.

Те же основные соотношения Релея позволяют записать относительное значение коэффициента пропускания D по интенсивности излучения Перейти на страницу: 1 2 3


Другое по теме:

Проектирование и технология радиоэлектронных средств МикроЭлектроМеханические Системы или сокращенно МЭМС - это множество микроустройств самых разнообразных конструкций и назначения, производимых сходными методами с использованием модифицированных групповых технологических приемов микроэлектроники ...