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超声波换能器原理0
超声波换能器原理
§1.1换能器的用途和基本原理一.换能器的广义概念用于实现不同形式的能量相互转换的仪器或器件可以通称为换能器。
例如:
把音频电信号转换成可闻声,或者把可闻声转换成音频电信号,实现电能与声能相互转换的电声换能器,如扬声器(喇叭)、耳机、话筒等;实现电能与磁能相互转换的电磁换能器,如通以电流而可以产生磁场力的电磁铁,又如录音磁头可以把音频电信号转换成磁信号而记录到磁带上,或者把磁带上的磁信号转换成音频电信号,然后经放大处理,再由电声换能器转换成可闻声。
实现电能与机械能相互转换的机电换能器,如电动机是输入电流产生磁场力,然后推动电枢转动,而发电机则因电枢转动并通过磁场作用而产生电流。
又如电唱机的拾音头,唱针沿唱片沟纹槽移动而产生音频机械振动并转换输出音频电信号,经放大处理后再由电声换能器转换成可闻声。
实现电能与光能相互转换的光电换能器如白炽灯泡、太阳能蓄电池(光电池)、光电二极管等电激发光器件。
此外,还有实现电能与化学能相互转换的器件,如蓄电池放电时是把化学能转变为电能,而它在充电时则又将电能转换为化学能。
实现电能与热能相互转换的器件就更多了,如电炉、电烤箱、电饭煲、电炒锅、电热杯、电热毯、电热梳、电烙铁、电熨斗等是由电能单向转换为热能的器件,而热电偶则是由热能转换为电能的器件,家用电器中新兴的电磁灶,是由电能激励的磁场作用在金属器皿上形成涡电流而使金属器皿发热,微波炉是由电能激发出微波(电磁能)再进一步使食物发热...总而言之,能够起到转换能量形式的器件种类繁多并且还会不断有新的类型出现,从广义上讲,可以笼统地把它们都称为换能器。
但是,在检测技术中所讲的换能器是有着特定的定义的,也就是本教材所要阐述的换能器。
二.换能器的标准定义在工程检测技术中所讲的换能器,是特指能够从一个系统接收信号而向另一系统输出信号,接收信号与输出信号属于不同的能量形式,但输出信号能表现输入信号某些特征的器件。
因此,作为一个换能器系统,通常需要包含一个储能元件,在它工作时,储能元件将一种形式的能量储存起来并转换成另一种形式的能量输出。
在实际应用中,要求换能器能把某种不容易或不便测试与处理的能量转换成另一种容易进一步处理或便于测试的能量,从而有可能对原来的输入能量进行评定或分析研究。
例如测定环境噪声用的声级计,它可以把一定程度的环境噪声转换成一定大小的电信号,从而可以进一步定量地显示出环境噪声的强度大小。
又如利用漏磁特性的无损检测技术中应用的换能器(探头),可以把被充磁工件上有缺陷存在处的漏磁通转换成电信号,经处理后可以显示缺陷的存在和评定缺陷的大小。
在利用涡流特性的无损检测技术中,由仪器产生的交变电流激励探头产生交变磁场,从而在导电工件上感生涡电流(涡流),工件上有缺陷存在处的涡流大小会发生变化,使反作用于探头的磁场发生变化,由于该磁场的变化将引起探头中检测线圈的感应电流变化,从而可以根据这种变化判断缺陷的存在与大小。
在工程检测技术中应用的换能器种类很多,下面仅就最常用的几种电声换能器的基本原理做一简单介绍。
三.常用电声换能器的基本原理1.压电式换能器:
压电式换能器利用了某些单晶材料的压电效应和某些多晶材料的电致伸缩效应。
[1]压电效应某些单晶材料的结构具有非对称特性,当这些材料受到外加应力作用而产生应变时,其内部晶格结构的变化(形变)会破坏原来宏观表现为电中性的状态,产生极化电场(电极化),所产生的电场(电极化强度)与应变的大小成正比。
这种现象称为正压电效应,它是由居里兄弟于1880年发现的。
随后,在1881年又进一步发现这类单晶材料还具有逆压电效应,即具有正压电效应的材料在受到外加电场作用时,会有应力和应变产生,其应变与外电场的大小成正比。
压电效应是晶体结构的一个特性,它与晶体结构的非对称性有关,而压电效应的大小及性质则与施加的应力或电场对晶体结晶轴的相对方向有关。
具有压电效应的单晶材料种类很多,最常用的如天然石英(SiO2)晶体,以及人工单晶材料如硫酸锂(Li2SO4)、铌酸锂(LiNbO3)等等。
[2]电致伸缩效应某些多晶材料中存在有自发形成的分子集团,即所谓“电畴”,它具有一定的极化,并且沿极化方向的长度往往与其他方向的长度不同。
当有外加电场作用时,电畴会发生转动,使其极化方向与外加电场方向趋于一致,从而使该材料沿外加电场方向的长度将发生变化,表现为弹性应变。
这种现象称为电致伸缩效应。
1-1
电致伸缩效应也有逆效应,即具有电致伸缩效应的多晶材料在经受外加应力产生应变时,其总的极化强度将会发生变化,即表现为电极化(产生电场)。
因此,电致伸缩效应可以说与电极化现象有关(自极化)。
从上述的压电效应和电致伸缩效应的结果来看,两者有几乎相同的表现形式。
其中,正压电效应的表现结果与逆电致伸缩效应相当,而逆压电效应的表现结果则与正电致伸缩效应相当。
因此就宏观上来看,在实际应用中常把两者通称为压电效应,但必须注意到它们的物理意义有实质上的不同。
在超声检测技术中,对压电材料施加交变电场,该材料将沿电场方向发生交变应变,从而能在与它紧密接触的介质中激发出机械振动波-超声波。
反之,对压电材料施加交变应力(即受到超声波的作用)而使该材料发生交变应变时,则会在该材料上产生交变电场,从而达到接收超声波的目的。
利用电致伸缩效应现象的压电换能器常用压电陶瓷,如锆钛酸铅(PZT)、钛酸钡(BaTiO3)、铌酸铅(PbNb2O3)等。
压电式换能器的主要特点是电声转换效率高,特别是接收灵敏度高,但其机械强度较低(脆性大),因而在大功率应用上受到限制(不过目前的最新技术已能达到数百瓦到上千瓦的声辐射功率)。
此外,某些单晶材料容易溶于水而失效(水解)。
2.磁致伸缩式换能器磁致伸缩式换能器利用了磁致伸缩效应,这时特定合金材料结晶结构的物理特性,即某些铁磁体及其合金,以及某些铁氧体中的磁畴,在其自发磁化方向上的长度可能与其它方向上的不同。
当有外加磁场作用时,由于这种磁畴将发生转动,使其磁化方向尽量与外磁场方向趋于一致,从而使该材料沿外磁场方向的长度将发生变化,表现为弹性应变(当然,这种变形引起的应变是很小的,约在10-5~10-6之间)。
这种现象即是磁致伸缩效应。
相反,具有磁致伸缩效应的材料在经受外加应力或应变时,其磁化强度也会发生改变,此即为逆磁致伸缩效应。
这样,在对磁致伸缩材料施以交变磁场时,该材料将沿磁力线方向发生磁致形变,从而可以在与它表面紧密接触的介质中激发出机械振动波-超声波。
同样,利用逆磁致伸缩效应则可达到接收超声波的目的:
施加到磁致伸缩材料上的应变(弹性应力-超声波作用力)将使处在外加磁场中的该材料其磁场的磁通密度发生变化(此即所谓磁弹性效应),从而使位于该材料表面上的检测线圈中将因磁通密度变化而产生感应电势,可以用作磁弹性效应的信号,达到接收超声波的效果(注意磁场方向应和应力方向-超声波产生的质点振动方向一致)。
根据磁致伸缩的变化状态,可以分为:
[1]线型磁致伸缩:
在发生应变时,材料的体积不变,但在长度方向上伸缩变化的程度大,这是磁致伸缩式换能器主要应用的类型。
但是,它只能在居里温度以下的情况发生,若温度超过居里点后将只能存在体积型磁致伸缩。
[2]体积型磁致伸缩:
在发生应变时,材料的体积也会发生变化。
磁致伸缩式换能器主要用于低频大功率的场合,这与其频率受限制和受磁性材料特性参数限制的因素有关,它特别是在功率超声应用领域中有着广泛应用,其特点主要是机械强度高,性能稳定,水密要求低(不会水解)。
但是,它的涡流和磁滞损耗较大,电声转换效率不如压电式换能器,而且通常需要有较大的激励电能以用于大功率场合。
需要注意的是,在施以交变磁场时,由于趋肤效应的影响会使透入深度受到限制,因此这种磁致伸缩效应所波及的范围仅限于材料表面。
在产生超声波时,超声波的强弱取决于材料表层交变磁场的强度,此外,传声介质与材料表面接触的紧密程度(声耦合)也极为重要。
常用于磁致伸缩式换能器的材料有金属镍、金属钴、铁钴合金、铁镍合金、镍铁氧体、镍锌铁氧体、镍铜铁氧体等。
3.电动式换能器这是一种把电能转换成机械能,或把机械能转换为电能的装置,其结构如图1.1所示,与膜片相连的圆筒上有细漆包线缠绕的线圈即音圈,该圆筒套在中心磁导体上。
1-2
图1.1电动式换能器基本结构示意图我们知道,在电磁学中有下述关系式:
F=Bli和e=Blυ式中:
F-作用力;i-电流;B-磁感应强度;l-导体长度;υ-导体运动速度;e-感应电势根据电磁感应原理,对位于磁场中的导体通入电流i时,将有电磁作用力F作用于导体(如果磁场恒定不变,则电磁力F的大小与电流i成正比),根据左手定则,导体将会在输入电流与磁场内磁力线相交平面的垂直方向产生位移(当电流方向改变时,作用力的方向也同时改变),这样就会带动与导体连接的振动膜运动,进而推动振动膜周围的传声介质而发射机械振动波(声波)。
相反,当与导体连接的振动膜受机械振动波(声波)作用而振动时,带动导体在磁场中运动,切割磁力线,就会在导体两端产生感应电势,其方向决定于右手定则,这种感应电势即可作为接收信号输出。
在实际应用中,通常在换能器外壳上附设体积很小的升压变压器,把音圈上的感应电势升压后再输出。
常见的电动式换能器有动圈式扬声器及话筒,或带式传声器等。
电动式换能器的结构简单牢固,方向性强,电声效率高,但由于其结构所限,不适用于高频场合而多用于低频情况下工作,如音响装置中的低音扬声器。
4.电磁式换能器:
这是利用电磁作用力和磁路中磁阻变化而起换能作用的器件,其结构如图1.2所示。
图1.2电磁式换能器基本结构示意图在发射声波的状态下,通以交变电流的励磁线圈将产生交变磁场,由于衔铁上的磁通量发生变化,从而对衔铁产生交变的电磁作用力,即带动振动膜片发生振动并推动相邻的传声介质而发射声波。
在接收声波时,与衔铁相连的振动膜片受声波(声压)作用而发生振动,导致衔铁与磁铁间的间隙大小发生交变变化,这将影响到磁路中的磁阻发生交变变化,于是磁通量发生交变变化,这将使检测线圈两端产生交变的感应电势即可作为输出信号。
常见的电磁式换能器有励磁式扬声器、耳机、拾音器和话筒等,如音响装置中的高音扬声器。
5.电磁-声换能器(又称涡流-声换能器):
利用电动力学法在导电金属中产生超声波的装置,其基本结构如图1.3所示。
1-3
图1.3电磁-声换能器基本结构示意图将通有交变电流的激磁线圈至于导电金属之上,线圈产生的交变磁场作用于导电金属并感应出涡电流,该涡流位于另一外加恒磁场(如永久磁铁或直流电磁铁)中时,带电质点在磁场中流动时受到垂直于磁场方向和质点运动方向的力-洛伦兹力作用而发生位移,从而激发出超声波,视作用力的分力方向(水平分量与垂直分量)可以同时激发出纵波与横波,其频率与通入交变电流的频率相同。
这种方法又称重叠磁场法,其基本作用原理见图1.4:
图1.4电磁-声换能器在导电金属中激发超声波的基本作用原理示意图在图1.4中,Bz为方向平行与板面的磁感应强度,Br为方向垂直与板面的磁感应强度;g为涡流的电流密度,它与输入电流方向相反。
根据右手定则可确定洛伦兹力F的方向在(a)中垂直于Bz与g的平面(垂直于板面)--激发纵波,在(b)中垂直于Br与g的平面(平行于板面)--激发横波。
根据电磁感应原理,在感应磁场B中作用于以速度V移动的电荷e上的力F(即洛伦兹力)有:
F~eVB。
当把通有交变电流i的线圈置于导电体上时,导电体中的微小体积元dV中感应出以e和V确定的电流密度为g的涡电流。
因此:
F~gB,矢量g、B和F相互垂直且g与i反向(注意,由于交变电流存在趋肤效应,故dV应是靠近导电体的表面)。
在接收超声波(如反射回波)时,响应于声压作用力使体积元dV在恒磁场B中振动,因此受力F’~eV’B,V’为振动速度。
此力使带电质点运动产生电流密度为g的交变电流即涡流。
该涡流使配置在导电体上的检测线圈中感应产生感应电势(感应的交变电流)作为接收信号,其频率与接收到的超声波有相同的频率,其大小则随磁场的增大而增加。
1-4
电磁-声换能器的优点是可以不与被检测的导电体接触而进行超声波检测,如轧钢生产线上的在线高温自动化超声检测,其缺点是目前的检测灵敏度还较低,通常如采用Φ8-10mm平底孔作为检测灵敏度当量对比标准。
6.电容式换能器(又称静电换能器):
其基本结构如图1.5所示。
图1.5电容式换能器基本结构示意图电容式换能器的主要部件是一个可变的平板电容器,其中一块极板固定(刚性固定金属极板),另一块极板可做相对移动(振动膜-张紧的金属薄膜)。
两极板的间距很小,通常约为百分之几毫米,其电容量约为200~400微微法拉。
两极间预先加上了固定偏压。
在用作超声波接收器时,将此电容器与一电阻串联后接上固定偏压(直流高压),当超声波作用到振动片上时,膜片发生振动,改变两极间的距离,使电容器的电容量发生变化-容抗变化,此时该串联阻抗两端的电压也相应发生变化,在电路中将产生交变电流输出(信号电压),此变化是很小的,需经较高放大倍数的放大器进一步放大并处理后达到检测(接收)的目的。
电容式换能器作为接收器使用时,其输出电压有下述关系式:
e=(dA/d0)·U·(C0/C+C0’)式中:
e-输出电压;U-施加在电容器两端的直流电压(固定偏压);d0-一充电电容器两电极间距离;dA-两电极间变化的距离;C0-电容器的静态电容,C-测量电路中的杂散静电容;C0’-变化电容。
在作为发射器工作时,电容器两端除加上了固定偏压外,还加上了信号电压(交变电压),两极间将因有相互吸引力存在而使振动膜发生振动。
已充电的电容器两极间相互吸引力为:
F≈εr·S·U2/d2式中:
εr-相对介电常数;S-电极的相对面积;U-施加电压(信号电压);d-电极间距离吸引力F的大小与电压的正负无关,这种静电吸引力垂直于电极表面,故只能激发出纵波。
电容式换能器的振动膜厚度在50微米左右时可激发出频率达10~200MHz的纵波。
常用的电容式换能器有电容式传声器、录音机上的外录话筒等,其特点是频率特性响应好,但缺点则是其保养维护要求较高(如防尘、防潮、防热等以防止膜片松弛),此外,其供电系统较复杂,需和放大器装在一起且不能使用较长的电缆,使用起来有不便之处。
除了上述几种常用的电声换能器外,还有利用驻极体材料做成的静电换能器,如驻极体传声器和驻极体耳机,其特点是不需要外加偏压。
驻极体材料早期采用聚酯、聚碳酸酯等聚合物,但由于其电荷稳定性较差(特别是在潮湿环境下),现已很少使用。
近年来已广泛应用了具有良好的电荷稳定性的氟塑料,如聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯、聚三氟氯乙烯以及聚丙烯等,还有聚偏氟乙烯还用于压电驻极体。
所谓驻极体,是指如果一个材料含有永偶极矩的分子,则在强电场中把这材料缓慢地冷却时,沿电场方向的偶极子取向能被“冻结”起来,这样产生的材料称为驻极体,它是永磁性的电模拟,象永磁体一样,驻极体可以用来产生不需供给功率的效应,如性能良好的话筒。
某些蜡、碳氟化合物和聚碳酸酯等可被极化而形成驻极体,如果保持在室温下,其极化状态有可能保持长达100年之久。
此外,还有利用激光投射到薄物体表面,使它受到热冲击而发射超声波的激光-超声换能器...等等。
1-5
§1.2电声换能器的主要性能一.电声换能器的功能把一定频率的电信号转换成同频率的声信号,或者把一定频率的声信号转换成同频率的电信号,此即电声换能器的功能。
二.换能器的工作频率换能器工作频率的设计依据涉及传声媒质对超声波能量衰减的因素、检测目标(如缺陷)对超声波的反射特性、传声媒质的本底噪声以及辐射阻抗等等。
决定换能器工作频率的影响因素有很多,如激励用电信号的频率、换能器的组装结构设计、工作原理的应用范围与限制条件、换能元件自身的材料物理特性等等。
换能器的许多重要性能,如指向性、发射声功率、接收灵敏度以及声场特性等都直接受其工作频率的影响。
因此,在确定或选择工作频率时必须兼顾各方面的因素予以综合考虑。
就一般而言,发射换能器在其谐振基频上工作时可获得最佳的工作状态,即能获得最大的电声转换效率和发射声功率。
同样,在此条件下,作为接收换能器也能获得最佳的频率响应和接收灵敏度。
三.换能器响应(灵敏度)这是指换能器(或整个仪器系统)输出端的特定量与输入端的另一特定量之比值,通常有以下几种具体性能:
[1]接收电压灵敏度(又称接收电压响应,自由场电压灵敏度):
接收换能器输出端的开路电压与声场中引入换能器前存在于换能器声中心位置处自由场声压之比。
常用单位有伏特/微巴(V/?
bar)、伏/帕(V/Pa)和分贝(dB)。
这里所谓的自由场是指均匀各向同性媒质中可以忽略边界影响时的声场。
有效声中心是指在发生器上或附近的一点,从远处观察时似乎声波是从该点发出的球面发散声波,即声源直径很小以至可以近似地把它看作点声源。
在给出换能器自由场电压灵敏度时,一般还应同时指明参考点,指定方向和输出端。
若是接收换能器输出端阻抗无限大时,则此时的接收电压灵敏度就称为开路灵敏度(或称开路响应)。
就所用单位而言,“伏特/微巴”意味着作用在换能器上的声压为1微巴(1?
bar=0.1N/m2=1达因/厘米2)时在换能器输出端负载上可得到1伏特的电压,显然此值越大,则接收灵敏度越高,因为换句话来说,就是一定的声压作用能得到较大的开路电压。
在用分贝(dB)表示时:
△dB=20lgM0(V/?
bar)/1(V/?
bar)这是以1V/?
bar为零分贝(参考点灵敏度),将观测到的灵敏度除以参考点灵敏度所得到的商再取以10为底的对数并乘以20,从而得到用分贝表示的自由场电压灵敏度。
[2]接收电流灵敏度(接收电流响应,自由场电流灵敏度):
接收换能器输出端的短路电流与声场中引入换能器前存在于换能器声中心位置处自由场声压之比。
常用单位有安培/微巴(A/?
bar),安培/帕(A/Pa)和分贝(dB)。
[3]声压灵敏度(声压响应):
接收换能器输出端开路电压与换能器接收面上实际声压之比,单位为伏特/帕(V/Pa)。
注意该参数与[1]是不同的。
[4]发送电压灵敏度(发送电压响应):
这是用于发射换能器的性能,它指在某频率下,在指定方向上,离开发射换能器有效声中心1米处的表观声压与施加在发射换能器输入端上的信号电压之比,单位为帕/伏特(Pa/V),故此参数和[1]相反。
[5]发送电流灵敏度(发送电流响应):
这也是用于发射换能器的,它指在某频率下,在指定方向上,离开发射换能器有效声中心1米处的表观声压与施加在发射换能器输入端上的信号电流之比,单位为帕/安培(Pa/A)。
[6]发送功率响应:
在指定方向上离开发射换能器有效声中心1米处的表观均方声压与发射换能器输入功率之比,单位为平方帕(Pa2)。
1-6
[7]发送效率:
发射换能器的总输出声功率与输入电功率之比。
在考虑输入电功率时,一般不计入为供应固定偏压或励磁用的电功率。
注意此参数与换能效率密切相关。
[8]频率响应:
理想换能器的频率响应特性要求输出电压与声压成正比而与声波频率无关,这主要是用于接收换能器的性能,与频带范围有关。
四.频带宽度△f对换能器而言时,是指换能器发送响应或接收灵敏度响应的曲线上低于最大响应3分贝时两个频率之差,称为换能器的频带宽度△f(-3dB),如图1.6所示:
图1.6频带宽度示意图在图1.6中,f0为最大响应时的频率,而频带宽度则为:
△f=f2-f1换能器的频带宽度△f与换能器机械品质因素Qm和最大响应频率f0(机械共振频率)有关,他们三者的关系为:
Qm=f0/△f五.品质因素Q这是对单自由度的机械或电学系统共振尖锐度或频率选择性的度量,有机械品质因素Qm和电学品质因素Qe两类。
特别要指出,机械品质因素Qm是换能器谐振特性、频带宽度或阻尼的一个量度,尤其是阻尼对换能器的工作状态有非常密切的关系。
Qm对换能器产生的波形和接收时的响应曲线等有着重要的影响。
机械品质因素Qm的定义为:
Qm=ω0M/Rm=π/δ≈f0/△f式中:
ω0-谐振时的角频率,即ω=2πf0;f0-机械共振频率;△f-频带宽度,它等于图1.6中的(f2-f1),这里的f1和f2分别是低于和高于f0的频率,在该频率处速度振幅将下降到它的极大值(谐振点)的1/(21/2),即20lg1/(21/2)=3dB;M-振动系统的等效质量,这在通常是把换能器当作具有分布常数来进行测定的;Rm-换能器机械阻抗的力阻分量,它相当于换能器中的能量消耗;δ-这是一个作自由振动但有阻尼的换能器的对数减缩,它等于Rm/2f0M对于Qm大的换能器,其频带宽度窄,在谐振频率点上有较高的灵敏度,即谐振峰尖锐,一个短促的电脉冲就能使高Qm值的发射换能器有一个较长持续时间的“振铃”存在(就像敲锣,击一下就会响一阵,然而在检测技术应用中则不希望出现这种“振铃”干扰),或者,在接收时会因“滤波”作用(即截止频率范围窄)而使输出的电信号不能准确代表真实的宽频带超声脉冲(同样以敲锣为例--击一下马上用手捂住锣面,则锣声短促即止)。
在实际应用中,需要施加到换能器上的发射电压在理论上能在辐射表面上产生尽可能大的振幅位移(达到谐振状态),而在撤除此电压后,换能器应能尽快地停振,即使得振幅回零(这样就可以产生短促的声脉冲)。
在接收状态下,则应使应力脉冲(声脉冲)施加到理想的接收换能器上时不会产生“振铃”现象,输出的电信号才能真实地再现应力波的情况。
从上述这些要求来看,都希望换能器的Qm值较低为好。
Qm值的大小除与换能元件本身的材料特性有关外,通常可以通过附加阻尼的方法来降低Qm值,而且,在Qm值较低时,换能器的频率响应将趋于较平坦的曲线,获得较好的分辨率,但也相应降低了灵敏度。
六.阻抗特性在检测系统中,换能器的作用可以等效于一个电路元件,可以利用电路回路的等效阻抗分析方法描述换能器的工作特性,换能器的阻抗特性与换能器本身的工作方式、组装结构以及换能元件的材料特性等密切相关。
1-7
换能器的阻抗特性还应该能与仪器发射电路的电阻抗相匹配,才能达到最佳谐振状态--达到最佳发射特性。
七.指向性因素在检测技术中,一般都要求所使用的换能器有尖锐的指向性,就象使用聚光手电筒照明,这样有利于集中发射能量,在接收时能获得较高的信噪比,也有利于对检测目标的定位评定。
换能器的指向性与其辐射面尺寸、结构、工作频率和传声介质特性等相关,通常可用指向性因素来反映换能器的指向性:
对于发射换能器,所谓指向性因素是指在发射声束的主轴线声压(最大值方向)上,远离发射换能器的某一定点处某频率的均方声压与通过该点和换能器同心的球面上某点同一频率的均方声压之比。
对于接收换能器,则是指沿换能器主轴线传来某频率声波所产生的电动势平方值与频率相同、方均根声压相同的扩散声场所产生的电动势平方值之比。
指向性因素也可以用分贝(dB)表示,这是称为指向性指数,它等于指向性因素的常用对数乘10。
对于发射换能器,指向性指数也可称作指向性增益。
点声换能器的指向性指数为:
DI=10lgI/I0式中:
I-与声源距离r的轴线上声强;I0-I0=W/4π
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