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  • 老是忘记公式,因此写下来供后续方便查找: 为线性衰减系数,分别为物质与水;

    前言:老是忘记公式,因此写下来供后续方便查找。

    1. CT值与线性衰减系数的关系:

    \mu为线性衰减系数,分别为物质与水;

    CT值单位:HU;

    对于人体通常情况下,CT值分步为-1000~1000,空气CT值=-1000,水CT值=0。

    Q:令人头痛的是,书本中并没有告诉我们\muw也即水的衰减系数值为多少。如果要使用这个公式来求CT值,则必须要知道衰减系数值。那么应该如何求线性衰减系数呢?

    2. 线性衰减系数与质量衰减系数的关系:

    \mu _{x}为线性衰减系数(单位:cm^{-1}),\frac{\mu }{\rho }为质量衰减系数(单位:cm^{2}/g),\rho_{x}为物质密度(单位:g/cm^{3});

    质量衰减系数与能量有关,相关的参数可以从NIST中获取。

    如果我们想要求某种物质的线性衰减系数,则需要知道重建图像的该物质的CT值,以及扫描能量下的水的衰减系数值。而水的衰减系数值则由上面的公式获得。

    3. 已知能量下的水的质量衰减系数:

    NIST中获取。

    难点:将MeV能量档变为kV档,对应于CT扫描,再从表格中寻找水的质量衰减系数。

    如果表格中没有,则需要进行插值,简单的线性插值即可,复杂点可以用拟合曲线求解得到。

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    反射系数和透射系数

    环境噪声控制工程 内 容 组 成 绪论 声学的基础知识 噪声测量技术 环境噪声影响评价 噪声控制技术 噪声控制技术应用 Chapter 2 声学基础知识 声音的产生和传播 声波的描述 声波的传播特性 声源的辐射特性 一、声音的产生和传播 Chapter 2 声学基础知识 声音的产生和传播 声波的描述 声波的传播特性 声源的辐射特性 二、声波的描述 描述声波的基本物理量 周期、频率、波长、声速 声音的物理量度 声波的类型 描述声波的基本物理量 周期(T) 质点振动每往复一次所需要的时间,单位为秒(s) 声波频率(f) 一秒钟内媒质质点振动的次数,单位为赫兹(Hz) 描述声波的基本物理量 波长(m) 声波两个相邻密部或两个相邻疏部之间的距离叫做波长,或者说声源每振动一次,声波的传播距离。 描述声波的基本物理量 声速:振动在媒质中传播的速度。 描述声波的基本物理量 二、声波的描述 描述声波的基本物理量 周期、频率、波长、声速 声音的物理量度 声压与声压级、声强与声强级、声功率与声功率级、声能密度、频谱和频程 声波的类型 ⑴ 声压 1、声压和声压级 a、瞬时声压:某一瞬间的声压。 b、有效声压(pe):在一定时间间隔中将瞬 时声压对时间求方均根值即得有效声压。 1、声压和声压级 1、声压和声压级 ⑵声压级 该声音的声压与参考声压的比值取以10为底的对数再乘20。 2、声强和声强级 (1)声强 在声传播方向上单位时间内垂直通过单位面 积的声能量。单位是瓦每平方米 。 2、声强和声强级 (2)声强级 该声音的声强与参考声强的比值取以10为 底的对数再乘10。 声压级和声强级的关系: 3、声功率和声功率级 (1)声功率 声源在单位时间内辐射的总能量,单位是瓦。 意义: 衡量声源声能量输出大小的基本物理量; 声功率可用于鉴定各种声源。 声功率与声强的关系 (2) 声功率级 声功率级声压级(声强级)的关系: [例1] 声压级Lp增加20dB,求声压的变化量。 [例2] 当声压为原来声压的(a)加倍;(b)减半 (c)十倍;(d)十分之一时,分别求声压级变化。 [例3] 声压增加20%,求声压级Lp的变化量。 [例4] 测得离点声源较远的5米处的声压级为75分贝,求该声源的声功率W。 [例5] 已知大功率小型鼓风机的声功率为140分贝,设测点离鼓风机距离远大于声波波长,鼓风机可视为点声源,求离鼓风机分别为5米、10米和100米远处的声压级。 4、声能密度 定义: 声场中单位体积媒质所含有的声能量。 对于在自由空间内传播的平面声波而言: 5、频程和频谱 (1)频谱图 以频率为横轴,以声压为纵轴,绘出的图。 常见噪声的频谱图 5、频程和频谱 (2) 频程 为方便起见,通常将宽广的音频变化范围划 分为若干个较小的频段,称为频段或频程。 二、声波的描述 描述声波的基本物理量 声音的物理量度 声波的类型 声波的类型 波阵面:是指空间同一时刻相位相同的各点的 轨迹曲线。 根据波振面的形状可将声波分为不同的类型。 声线:常称为声射线,就是子声源发出的代表 能量传播方向的直线。 (在各向同性的媒质中,声线就是代表波的传播方向 且处处与波阵面垂直的直线。) 二、声波的描述 声波的类型 Chapter 2 声学基础知识 声音的产生和传播 声波的描述 声波的传播特性 声源的辐射特性 三、声波的传播特性 声场 声波的反射、透射、折射 声波的散射与衍射 声波的叠加 声波在传播中的衰减 1、声场(Sound Field) 声场的概念 声场是指传播声波的空间。 按声场的性质可以将声场分为: 自由声场 扩散声场 半自由声场 自由声场: 可以忽略边界影响,由各向同性的均 匀介质形成的声场。 自由声场(Free Sound Field) 1、声场(Sound Field) 扩散声场(混响声场): 如果室内各处的声压级几乎相等,声能密度 也处处相等,那么这样的声场就叫做扩散声场 半自由声场(半扩散声场): 三、声波的传播特性 声场 声波的反射、透射、折射 声波的散射与衍射 声波的叠加 声波在传播中的衰减 2、声波的反射、透射、折射 ★ 声波的反射定律与折射定律 ★声波的反射定律与折射定律 与折射定律有关的讨论 由折射定律可知: 声波的折射是由声速决定的。 思考题 1、为什么声音在晚上要比晴朗的白天传播的远一点? 思考题2.为什么逆风传播的声音难以听清? ★ 反射系数和透射系数 a、声压的反射系数和透射系数 声压的反射系数的定义为反射声压与入射声压的比值。

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    射频/微波三大核心指标:频率、阻抗和功率。

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    功率衰减器(用于功率电平调整)

    1、技术指标:工作频带、衰减量、功率容量、回波损耗

    工作频带:指在给定的频率范围内使用衰减器,衰减器才能达到指标值。
    衰减量:描述功率通过衰减器后功率的变小程度。
    功率容量:衰减器承受功率的极限值。超过限值,衰减器会被烧毁。
    回波损耗:回波损耗就是衰减器的驻波比,要求衰减器两端的输入输出驻波比应尽可能的小。

    ******驻波比全称为电压驻波比,又名VSWR和SWR,指驻波波腹电压与波谷电压幅度之比,又称为驻波系数、驻波比。驻波比等于1时,表示馈线和天线的阻抗完全匹配,此时高频能量全部被天线辐射出去,没有能量的反射损耗;驻波比为无穷大时,表示全反射,能量完全没有辐射出去。

    2、构成及主要用途

    基本材料为电阻性材料,通常的电阻是衰减器的一种基本形式,由此形成的电阻衰减网络就是集总参数衰减器。通过一定的工艺把电阻材料放置到不同波段的射频/微波电路结构中就形成了相应频率的衰减器。许多场合要用到快速调整衰减器。这种衰减器通常有两种实现方式,--是半导体小功率快调衰减器,如PIN管或FET单片集成衰减器;二是开关控制的电阻衰减网络,开关可以是电子开关,也可以是射频继电器。

    控制功率电平:在微波超外差接收机中对本振输出功率进行控制,获得最佳噪声系数和变频损耗,达到最佳接收效果。在微波接收机中,实现自动增益控制,改善动态范围。
    去耦元件:作为振荡器与负载之间的去耦合元件。
    相对标准:作为比较功率电平的相对标准。
    用于雷达抗干扰中的跳变衰减器:是一种衰减量能突变的可变衰减器,平时不引入衰减,遇到外界干扰时,突然加大衰减。

    3、集总参数衰减器

    利用电阻构成的T型或者PI型网络。

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    T型同阻式参数选择

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    PI型同阻式参数选择

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    T型异阻式参数选择

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    PI型异阻式参数选择

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    ADS:3dB衰减器仿真

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    4、分布参数衰减器

    将电阻材料以一定的形式与传输线相结合,使电磁波的传播常数实部增加,实现对信号的衰减。按照工作原理可分为:吸收式、截止式、极化式、电调式等。按照结构特征分为可变衰减器和固定衰减器。按照功率大小分为高功率型和低功率型。衰减器可以由波导、同轴线或者微带线构成。

    5、PIN二极管电调衰减器

    主要特点是可以用小的直流控制大功率的微波信号,在微波控制应用十分广泛。
    PIN二极管就是咋重掺杂P+、N+之间夹了一段较长的本征半导体所形成的半导体器件,中间I层长度为几到几十微米。

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    在零偏和反偏的情况下,PIN管均不能导通,呈现大电阻。正偏时,P+、N+载流子分别从两端向I区注入载流子,到达中间区域复合,呈现导通状态,偏压越大,载流子数目越多,正向电阻越小。
    阻抗特性:频率较低时,正向导电,反向截止,具有整流特性。频率较高时,正半周来不及复合,负半周不能完全抽空,1区总有一定的载流子维持导通。小信号时1区的载流子少,大信号时1区的载流子多。所以,高频大信号时电阻大,小信号时电阻小。

    PIN二极管的特性如下:直流反偏时,对微波信号呈现很高的阻抗,正偏时呈现很低的阻抗。可用小的直流(低频)功率控制微波信号的通断,用作开关、数字移相等。直流从零到正偏连续增加时,对微波信号呈现一个线性电阻,变化范围从几兆欧到几欧姆,用作可调衰减器。只有微波信号时,1区的信号积累与微波功率有关,微波功率越大,管子阻抗越大,用作微波限幅器。大功率低频整流器,I区的存在使得承受功率比普通整流管大的多。

    单管电调衰减器:在微带线中打孔并接入一个PIN管,改变信号就可以改变输出功率的大小。

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    3dB定向耦合器型衰减器:匹配型衰减器,微波功率从1口输入,分两路从2、3口反射后从4口叠加输出。若2、3口匹配,则4口无输出。若2、3口全反射,则4口输出最大,同步调节两只管子偏流。可以改变4口输出功率。

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    吸收阵列式电调衰减器:利用多个PIN管合理布置可制成频带宽、动态范围大、驻波比小、功率容量大的阵列式电调衰减器。

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  • 空气中超声衰减

    千次阅读 2018-09-24 15:51:31
    空气中超声衰减是非常厉害的,这导致在空气耦合声换能器的制作或是声传感器的设计是极具挑战的,因此对超声衰减做一个细致... Figure 1 超声衰减系数与频率关系图  Figure 2 超声衰减系数与大气压关系图  ...

    空气中超声衰减是非常厉害的,这导致在空气耦合声换能器的制作或是声传感器的设计是极具挑战的,因此对超声衰减做一个细致的分析是很有必要的。

    • 具体计算

    根据经验公式如下进行计算

     

       结果如下:

      

                      Figure 1 超声衰减系数与频率关系图

                 Figure 2 超声衰减系数与大气压关系图

                    Figure 3 超声衰减系数与温度关系图

    • 结果分析

    1.参考标准温度(25℃),参考标准大气压(325kpa)时,1MHz超声在空气中的衰减系数为1.6dB/cm,如果按超声压幅度衰减分析,根据

    Ax=Ao*e^(-afx) 
    其中,Ax—距离探头X处的振幅 ,A0—探头处的振幅 ,e—自然对数 ,a—衰减系数 ,f—超声频率(MHz) ,x—探头到某点的距离。

    计算可得1cm处超声声压幅度衰减为初始值的1/4.95;由于声功率可以看做为幅度的平方,则超声声功率衰减为初始值的1/24.53,若使得换能器产生超声通过1cm空气介质后仍存在200mW~500mW功率,即换能器声发射功率需在4.906W~12.265W。

    2.由于使用环境温度和气压的变化影响会导致超声衰减系数在一个小范围波动,考虑实际情况,大气压的影响是比较小的,暂不考虑。此处重点考虑温度的影响,在温度变化范围为0℃~60℃,衰减系数对应的变化范围为1 dB/cm~2.5 dB/cm。同样采取A中的计算方式,则声功率在1cm后的衰减倍数范围1.22~144;最终以500mW进行估算得换能器声发射功率范围为610mW~72W。

    • 参考文献
    1. 孔涛,徐春广,张运涛,许寒晖. 空气耦合超声换能器声场计算与测量研究[J].机械工程学报, 2011,47(22):19-24.
    2. 孔涛. 超声换能器声场理论与测量技术[D].  北京:北京理工大学,2011.
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    千次阅读 2018-11-13 00:39:26
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空空如也

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吸收系数和衰减系数