固体介质中声衰减的物理机理

作者：法林; 安衍林; 李莉莉; 刘钊瑒

来源：西安邮电大学学报, 2022, 27(06): 41-51.

DOI：10.13682/j.issn.2095-6533.2022.06.007

• 纵波
• 声衰减
• 粘性固体
• 传播衰减
• 阻尼衰减

经典的声衰减系数的研究只是简单地类比电磁波在非理想介质中产生的传播衰减，未考虑质点阻尼衰减对声波传播的影响。针对该问题，研究了声衰减在固体介质中的物理机理，在长波近似的基础上，根据能量守恒定律，分析了介质的粘性对声衰减的影响。将声场中质点的运动方程与纵波弹簧振子模型结合，推导得到新的声衰减系数。另外，利用波的传播衰减和质点振动的阻尼衰减特性，建立了纵波在粘性固体介质中传播时相速度的频散关系。以M砂岩为样本，研究了对应的脉冲响应和系统函数，得到了不同粘度系数下系统幅值与频率的变化情况。研究发现，当频率确定时，声衰减系数和相速度与粘度系数成正比；粘度系数确定时，声衰减系数和相速度与频率成正比，相位系数与频率成反比；声脉冲响应和质点振动系统函数与粘性固体介质的内部结构和物理特性相关。

• 单位
  西安翻译学院; 电子工程学院; 西安邮电大学