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超声波在水中传播时,它的衰减跟哪些因素有关?

[点击量:101][来源:新葡萄京娱乐app下载超声波 · 中国已服务中小企业8千家]

2020-03-13

       超声波在水中传播时,它的衰减跟哪些因素有关?
 
       在水中,要测量距离,测量流速,一般情况下都会用到超声波。通过各种超声波换能器发射出超声波来,在水中传播。
 
       超声波在水中传播的距离跟本身的频率、发射电压、水是静止的还是波动的、水中的固体悬浮物含量、水中的粘度有关。
 
水声换能器
 
水声换能器  
 
       为了简化问题,新葡萄京娱乐app下载的工程师先把超声波发射电压这个条件设定为同样的,都是24VPP发射。
 
       超声波在水中传播的时候,第1个影响衰减的因素是超声波的频率。
 
       在静止的水中,都用24VPP的发射电压,频率越低的,传播的越远。
 
       理论值:超声波在水中传播,它的衰减跟距离两次方成反比。
 
       以DYW-50/200-NA为例,24VPP发射,在水库做实验,
 
       200KHz频率发射,自己发射自己接收,可以测量到30米~40米距离,收到的没有经过放大的信号在30~100mV之间。
 
       50KHz频率发射,自己发射自己接收,可以测量到150米~200米距离,收到的没有经过放大的信号在50~120mV之间。
 
超声波换能器 水下测距
 
       第2个影响衰减的因素是水中的悬浮物,包括悬浮物、粉末状物体、藻类等。
 
       超声波在水中传播,它遇到悬浮物,比如说像河水,它如果稍微有点浑浊就意味着中间有悬浮物,当然如果浑浊更厉害,那就意味着悬浮物更多,这些悬浮物的颗粒度是不一样的,有很细的粉末状的,有的是真正的是颗粒,那么超声波的传播过程中遇到这些东西,就会有一部分被悬浮物反射到其他方向,悬浮物越大对超声波的散射作用越强,,也就是说悬浮物体积相对越大就越容易把超声波反射到其他方向。
 
 
       那这样超声波在测距过程中到达目标物体的信号强度就小了很多,超声波到达木条物体以后再反射回来,反射的过程中也会遇到这些悬浮物,这也会造成它的散射,最终是接收到的信号强度严重衰减。
 
       在同一种超声波频率发射的前提下,水中的悬浮物越多,那么它衰减的越厉害。
 
       实验:在同一个1米深度水池,用DYW-50/200-NA超声波换能器工作在200Khz频率,用24VPP发射,使用的是清水,放入粉末状的泥土和黄沙来做对比。粉末状的泥土放入后,在泥土没有沉到水底之前,用示波器查看,接收到的信号会衰减3~10倍。黄沙放入会,在黄沙没有沉到水底之前,用示波器查看,已经看不到接收到的信号了。
 
探鱼换能器
 
探鱼换能器  
 
       第3个影响衰减的因素是水的流动性。
       超声波在水中测距的时候,如果在静止的水中最远可以测到100米,那么在超声波换能器和被测目标之间的水产生了流动,水流速度越快,接收到的超声波信号衰减就越厉害。
 
       第4个影响衰减的因素是水温。
       其次是水温,以20℃的水温为标准,高于20℃的温度越高,它的衰减就会越厉害,低于20℃,温度越低,它的衰减就越小。这个对于信号的衰减的影响比较小。
 
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超声波换能器

 

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