混凝土质量检测声测法 中的频漂与频散现象 粱柏 波 (1、广 东工业 大 学建设 学 院 广 州 510006； 陈 久 照 2 2、广 东省 建 筑科 学研 究 院 广 州 510500) 摘 要 ：通过衰减 系数的计算 ，运 用经典吸收理论解析 了混凝土质量检 测声测法 中的频漂现象 ，而驰豫 吸收理论 解析 了违背经典吸 收理论 的频散现 象的本质 ，并结合 工程 实例 的信号 波形解析频漂与频散现象。 关 键 词 ：衰 减 系数 ；粘 滞 性 ；热 传 导 ；驰 豫吸 收 混 凝 土检 测 中采 用 的声 波一 般 都 是 脉 冲波 (又 称 声 脉 冲 )．脉 冲波 每次 发 射 的持 续 时 间短 ，重 复 简 短发射 ．发射频率为 50Hz或 100Hz。经过频谱分析 ， 该脉冲波又是一种 由多种频率成分的余弦波叠加组 成 的复频 波 ．而主频 就是 声波 换 能器 的标称 频 率 Ⅲ。 频漂 ：复频波在媒质 中传播时，各种频率成分的 衰 减量 是不 同的 ．一般 都 是 频 率 高 的成 分 比频 率低 的成分衰减大．因此其频谱的主频将向低频漂移 ，形 成频 漂现 象 频散 ：复频波不 同的频率在媒质 中传播 时 ，声波 的 传播速度 具有高频快 、低频慢 的现象 ，称 为频散现 象 。 上述两种现象的本质都与声波在媒质里传播过 程 中能量 的衰减有 关 。 1 衰减 系数 [13 声 波 在 媒 质 中传播 ．由于衰减 现 象 的存 在 ．质 点 的振 幅 会 相 应 地 声源 逐渐 减小 ．衰 减率 正 比于声 波 一图 1 声 波衰 减 原 理 示 意 图 的传播距离 。如 图 1所示 。 dA。( 一ctA。() 一 dx A。()= (C为 待求 常数 ) 由边界条件A。()l瑚；A∞，得： Ao()；A00e 式 中 ： A。()分别 为声 源 振 幅和 处 的振 幅 ； 为 衰减系数，a=ln(Aoo／a。>／x。 的量纲为[]一；的单 位为 em；ln(Aoo／a。)为两个同量纲比值的自然对数， 称为奈培(NP)；故衰减系数 的单位是 NP／em。 2 频 漂现 象 引起 媒质对声 波吸收 的原因很多 ．在 经典 吸收理 论 中 ．纯媒 质 中产 生声 吸 收的 原 因有 媒质 的粘 滞性 、 热传导的作用。以下从流体的粘滞性、热传导所引起 声波 的吸 收去讨论 声波在 传播 中频 漂现象 的本质 [2]。 2．1 粘滞作用的衰减系数 媒质对 声波产生 吸收 ．媒质 的粘滞性是 声波衰 减 的主要原 因 当粘滞媒质中相邻质点的运动速度不 同时 ．它 们之 间产 生相 对运 动 时会产 生 内摩擦 力 。也 称粘 滞力粘滞 系数 由切 变 粘滞 系数 t／ 和容 变 粘 滞 系 数 77”两 部分 组成 ，即 ： = 专 研 + 根 据 粘滞 流体 媒质 中的波动 方程 可得 出粘 滞作 用 的衰 减 系数 ： 。 + 器 = (争 一0c一0c。3 2．2 热传导效应下的衰减系数 引起 媒质 中声 波 吸收 的另 一个 物理 原 因是 媒 质 的热传导吸收。当非理想媒质 中存在热传导时．相邻 的压 缩 区与膨 胀 区存在 着 温度 梯度 。使 热量从 梯度 高部分流 向梯度低部分 。该过程就是熵的传递过程 ． 机械 能转 化 为热能 ，且 该过 程是 不可 逆 的[。 媒质 的热传导吸收系数为 ：

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