一． 实验项目名称大学物理实验二． 实验目的测出声波在空气中声强衰减系数。三． 实验原理1. 声强与声压之间的关系声波在介质传播过程中,其能量随着传播距离的增加而逐渐减弱的现象称为声波的衰减。声功率是指声源在单位时间内辐射的总声能量，常用W 表示，单位为瓦。声功率是表示声源特性的一个物理量，声功率越大， 表示声源单位时间内发射的声能量越大， 引起的噪声越强。 声强是指在声场中垂直于声波传播方向上，单位时间内通过单位面积的声能，常以I 表示，单位为瓦 /平方米。声波在媒介中传播时，声强衰减如下式所示：ddeII0式中0I 表示入射初始声强，dI为深入媒质 d 距离处的声强，为衰减系数。目前，在声学测量中， 声强和声功率通常不易直接测量，往往要根据测出的声压通过换算来求得， 故常用声压来衡量声音的强弱。声波在大气中传播时， 引起空气质点的振动， 从而使空气密度发生变化。 在声波所达到的各点上， 气压时而比无声时的压强高， 时而比无声时的压强低， 某一瞬间介质中的压强相对于无声波时压强的改变量称为声压，记为P ，单位是帕斯卡。在自由声场中，声波传播方向上某点声强I 与声压 P 、媒介特性阻抗 Z 存在如下关系：2Z2PI2.声压与电压关系超声换能器的核心部件是压电陶瓷片。压电陶瓷片是用多晶体结构的压电材料(如钛酸钡 )，在一定的温度下经极化处理制成的。它具有压电效应。在简单情况下，压电材料受到与极化方向一致的应力F 时，在极化方向上产生一定的电场强度 E 。它们之间有一简单的线性关系gFE。反之，当在压电材料的极化方向上加电场 E 时，材料的伸缩形变 S 与电场 E 也有线性关系kES，比例系数 g 、k 称为压电常数，它与材料性质有关。由于 E 和 F 、S和 E 之间具有简单的线性关系， 因此，能将正弦交流信号变成压电材料纵向长度的伸缩， 使压电陶瓷成为声波的波源。反过来， 也可以使声压变化转变为电压的变化， 即用压电陶瓷片作为声频信号的接收器。压电陶瓷超声换能器产生的超声波频率比较单纯，方向性强， 基本上是一个平面波， 这对于提高测量的精密度是有利的。kUP3. 衰减系数的确定由声强与声压的关系 :2Z2PI在声波传播时 ,声强衰减如下式所示 :ddeII0声压与电压关系kUP得ddeU202U对其两边取对数则有：0ln2ln2UdU d（1）式中为为衰减系数，可看出电压对数的两倍dUln2与衰减系数成线性关系。若测得 n 组电压数值，作如上处理。（1）式...
