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空中超音波センサ超音波センサ 基础知识 ― 音波の性质

音波の性质

音波は媒质により伝搬速度が変わります。また、媒质の音响インピーダンスにより、反射や透过をするという性质があります。

弾性率が大きいと音速は早くなります。

○気体より液体、固体の方が音速は早い
音速= 弾性率/密度

空気中の音速は温度の影响を受けます。

○C = 331.5 + 0.6T [m/s]
颁:空気中の音速、罢:気温(℃)

媒质の音响インピーダンスの差が大きい场合には反射が大きくなり、
音响インピーダンスの差が小さいと透过する。

○音响インピーダンス=ρ?C
ρ:媒质の密度、C:媒质中の音速

媒质中の音速?音响インピーダンス

物体にはそれぞれ固有の音响インピーダンスがあります。音响インピーダンスとは、音の伝搬のしやすさを数値で表したものです。媒质の密度&迟颈尘别蝉;媒质中の音速、の式で求めることができます。

Zo=ρc

超音波は音响インピーダンスの差が大きいと反射し、小さいと透过します。
弊社の超音波センサは空気中を伝搬します。水との音响インピ―ダンスとは106と大幅に桁が违うので境界面で反射します。

いろいろな媒质中の音速、音响インピーダンス

伝播媒质 Zo=ρc ρ(kg/m3) c(m/s)
39×106 7700 5000
アルミニウム 14×106 2700 5200
溶融石英 12×106 2700 4400
1.44×106 1000 1440
空気 410 1.2 340

Zo: Acoustic impedance
ρ: Density
c: sound speed

指向性?分解能?周波数

指向性

超音波センサ天面から円锥状の指向性もち、正面音圧から-6诲叠を指向性と定义しています。光学式センサに比べると指向性が広いですが周波数が高いほど指向性が鋭くなるという特徴があります。

分解能

周波数が高いほど、分解能があがります。

减衰

周波数が高いほど减衰が大きく、到達距離が短くなります。