波動原理PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計(jì)學(xué)1 波動原理波動原理PPT課件課件 波 動 構(gòu) 造 武漢巖海武漢巖海 第1頁/共26頁 一、一、聲學(xué)基礎(chǔ)及傳播規(guī)律 波動波動 波動是物質(zhì)的一種運(yùn)動形式，波動可分為波動是物質(zhì)的一種運(yùn)動形式，波動可分為 兩大類：兩大類：一類是機(jī)械波一類是機(jī)械波，它由于機(jī)械振動在它由于機(jī)械振動在 彈性介質(zhì)中引起的波動過程，例如；彈性介質(zhì)中引起的波動過程，例如；水波、聲水波、聲 波、超聲波等；波、超聲波等； 另一類是電磁波另一類是電磁波，它是由于電磁振蕩所它是由于電磁振蕩所 產(chǎn)生的變化電場和變化磁場在空間的轉(zhuǎn)播過程產(chǎn)生的變化電場和變化磁場在空間的轉(zhuǎn)播過程 ，例如，例如無線電波、紅外線、紫外線、可見光、無線電波、

2、紅外線、紫外線、可見光、 雷達(dá)波等。雷達(dá)波等。 武漢巖海武漢巖海 第2頁/共26頁 什么是超聲波？ 武漢巖海武漢巖海 第3頁/共26頁 各種聲波的頻率范圍見下表：各種聲波的頻率范圍見下表： 武漢巖海武漢巖海 第4頁/共26頁 武漢巖海武漢巖海 第5頁/共26頁 衍射衍射 武漢巖海武漢巖海 第6頁/共26頁 2 1 sin sin v vi 武漢巖海武漢巖海 反射與折射反射與折射 第7頁/共26頁 固體界面上聲波的反射與折射固體界面上聲波的反射與折射 反射折射圖示反射折射圖示 武漢巖海武漢巖海 第8頁/共26頁 武漢巖海武漢巖海 波的類型波的類型 第9頁/共26頁 式中式中 u u質(zhì)點(diǎn)位移；質(zhì)點(diǎn)

3、位移；Ao-質(zhì)點(diǎn)振幅質(zhì)點(diǎn)振幅; ; W W圓頻率；圓頻率； t- t- 時(shí)間。時(shí)間。 武漢巖海武漢巖海 波動方程波動方程 第10頁/共26頁 波動方程推導(dǎo)波動方程推導(dǎo) 武漢巖海武漢巖海 第11頁/共26頁 武漢巖海武漢巖海 第12頁/共26頁 球面余弦波的波動方程： 設(shè)距波源單位距離的波陣面上質(zhì)點(diǎn)振幅為設(shè)距波源單位距離的波陣面上質(zhì)點(diǎn)振幅為A0A0，距波，距波 源距離為源距離為r r的波陣面上質(zhì)點(diǎn)振幅為的波陣面上質(zhì)點(diǎn)振幅為Ao(r)Ao(r)，質(zhì)點(diǎn)的振動能量，質(zhì)點(diǎn)的振動能量 與其振幅與其振幅AoAo的平方成正比的平方成正比 得球面余弦波在理想介質(zhì)中的波動方程為：得球面余弦波在理想介質(zhì)中的波動方程

4、為： 同理可得，同理可得，柱面余弦波在理想介質(zhì)中的波動方程為：柱面余弦波在理想介質(zhì)中的波動方程為： 武漢巖海武漢巖海 第13頁/共26頁 聲波在介質(zhì)中的傳播速度：聲波在介質(zhì)中的傳播速度： 不同類型的波在傳播過程中速不同類型的波在傳播過程中速 度各不相同，且其聲速還取決于度各不相同，且其聲速還取決于 固體介質(zhì)的性質(zhì)固體介質(zhì)的性質(zhì)（密度、彈性模（密度、彈性模 量、泊松比），量、泊松比）， 所以所以聲速聲速是表征介質(zhì)聲學(xué)特性是表征介質(zhì)聲學(xué)特性 的一個(gè)參數(shù)。另外，聲速的大小的一個(gè)參數(shù)。另外，聲速的大小 還與固體介質(zhì)的還與固體介質(zhì)的邊界條件邊界條件有關(guān)。有關(guān)。 武漢巖海武漢巖海 第14頁/共26頁 縱波

5、聲速縱波聲速 在無限大固體介質(zhì)中傳播的縱波聲在無限大固體介質(zhì)中傳播的縱波聲速：速： 式中：式中：E E 楊氏彈性模量；楊氏彈性模量； 泊松比；泊松比； 密度。密度。 在有限固體介質(zhì)中傳播時(shí)，則形成制導(dǎo)波，其速度變小在有限固體介質(zhì)中傳播時(shí)，則形成制導(dǎo)波，其速度變小 橫波聲速橫波聲速 在無限大固體介質(zhì)中傳播的橫波聲速：在無限大固體介質(zhì)中傳播的橫波聲速： 式中式中 G- G-介質(zhì)剪切彈性模量介質(zhì)剪切彈性模量. . 武漢巖海武漢巖海 第15頁/共26頁 武漢巖海武漢巖海 第16頁/共26頁 致密強(qiáng)度高的混凝土聲衰減系數(shù)小，相對接收波幅大；致密強(qiáng)度高的混凝土聲衰減系數(shù)小，相對接收波幅大； 強(qiáng)度低或存在缺

6、陷混凝土衰減系數(shù)大，相對接收波幅小。強(qiáng)度低或存在缺陷混凝土衰減系數(shù)大，相對接收波幅小。 當(dāng)混凝土質(zhì)量差或存在缺陷時(shí)接收到的聲信號中高頻已損失，頻率變低。當(dāng)混凝土質(zhì)量差或存在缺陷時(shí)接收到的聲信號中高頻已損失，頻率變低。 武漢巖海武漢巖海 第17頁/共26頁 武漢巖海武漢巖海 第18頁/共26頁 圖圖1 1 超聲脈沖波超聲脈沖波 圖圖2 2 脈沖傳播過程中的畸變脈沖傳播過程中的畸變 由于由于聲波的衰減與頻率有關(guān)，聲波的衰減與頻率有關(guān)， 頻率越高衰減越大，頻率越高衰減越大， 因此在脈沖超聲波傳播時(shí)由于衰減將引起主頻率因此在脈沖超聲波傳播時(shí)由于衰減將引起主頻率 向低頻側(cè)的漂移，即所謂向低頻側(cè)的漂移，即所謂頻漂頻漂。 武漢巖海武漢巖海 第19頁/共26頁 武漢巖海武漢巖海 第20頁/共26頁 武漢巖海武漢巖海 第