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声峰超声波浅谈固体的声波吸收(上)

来源: | 发布日期:2022-09-23

固体中的声速通常会随着温度的升高而降低,就像液体一样。在转变点处变化相当迅速。图50是Cu这一合金的(100)方向杨氏模量的温度变化。化表示Order-disorder转变,熔点中刚度率急剧减少但不为零。
高分子物质的声速在软化点的温度梯度也急剧变化(图51)

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对于金属和其他晶体,声速(或弹性模量)不依赖于频率。在声波长度接近晶格间隔之前,音速的分散是不可预测的。但是,在高分子物质中,音速(或弹性模量)的分散是非常大的,分散范围在广泛的频率范围内,图52示出了GR-S橡胶复杨氏模量实部E’和tan振动频率引起的变化,在f=1~107cps范围内,E’在107~1011dyne/cm2之间变化。因此,音速也在103~105cm/s左右。这表明,对于这种橡胶状态的高分子物质的弹性,具有各种缓和时间的机制。即使是玻璃状态的高分子物质,音速的分散也是非常明显的。
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固体的声波吸收以及内部摩擦的机制,从现象论上来看有两种可能。第一种是在气体液体中看到的缓和现象,在这种情况下,单位波长的吸收αλ(或者tanδ)在一定振动频率下达到极大。另外,由于缓和振动频率随温度变化,αλ与温度的曲线也具有极大。第二种是希滞性的,如果失真力失真线不受振动频率影响而画出反向滞回曲线,则ax不受振动频率影响,单位长度吸收αλ与振动频率成比例。以下固体吸收机采购中,只考虑超声波振动频率范围内的问题。

声波从压缩部向膨脉的热传导吸收,在固体中也存在,属于缓和现象,但其缓和振动频率极高(~1010cps),一般不成问题。单结晶一般吸收很小,一般认为其吸收是由于塑性变形。


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