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超声波在水中传播时，它的衰减跟哪些因素有关？
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2020-03-13
超声波在水中传播时，它的衰减跟哪些因素有关？
在水中，要测量距离，测量流速，一般情况下都会用到超声波。通过各种超声波换能器发射出超声波来，在水中传播。
超声波在水中传播的距离跟本身的频率、发射电压、水是静止的还是波动的、水中的固体悬浮物含量、水中的粘度有关。
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为了简化问题，风暴娱乐的工程师先把超声波发射电压这个条件设定为同样的，都是24VPP发射。
超声波在水中传播的时候，第1个影响衰减的因素是超声波的频率。
在静止的水中，都用24VPP的发射电压，频率越低的，传播的越远。
理论值：超声波在水中传播，它的衰减跟距离两次方成反比。
以DYW-50/200-NA为例，24VPP发射，在水库做实验，
200KHz频率发射，自己发射自己接收，可以测量到30米～40米距离,收到的没有经过放大的信号在30～100mV之间。
50KHz频率发射，自己发射自己接收，可以测量到150米～200米距离,收到的没有经过放大的信号在50～120mV之间。
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第2个影响衰减的因素是水中的悬浮物，包括悬浮物、粉末状物体、藻类等。
超声波在水中传播，它遇到悬浮物，比如说像河水，它如果稍微有点浑浊就意味着中间有悬浮物，当然如果浑浊更厉害，那就意味着悬浮物更多，这些悬浮物的颗粒度是不一样的，有很细的粉末状的，有的是真正的是颗粒，那么超声波的传播过程中遇到这些东西，就会有一部分被悬浮物反射到其他方向，悬浮物越大对超声波的散射作用越强，，也就是说悬浮物体积相对越大就越容易把超声波反射到其他方向。
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那这样超声波在测距过程中到达目标物体的信号强度就小了很多，超声波到达目标物体以后再反射回来，反射的过程中也会遇到这些悬浮物，这也会造成它的散射，最终是接收到的信号强度严重衰减。
在同一种超声波频率发射的前提下，水中的悬浮物越多，那么它衰减的越厉害。
实验：在同一个1米深度水池，用DYW-50/200-NA超声波换能器工作在200Khz频率，用24VPP发射，使用的是清水，放入粉末状的泥土和黄沙来做对比。粉末状的泥土放入后，在泥土没有沉到水底之前，用示波器查看，接收到的信号会衰减3～10倍。黄沙放入会，在黄沙没有沉到水底之前，用示波器查看，已经看不到接收到的信号了。
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探鱼换能器
第3个影响衰减的因素是水的流动性。
超声波在水中测距的时候，如果在静止的水中最远可以测到100米，那么在超声波换能器和被测目标之间的水产生了流动，水流速度越快，接收到的超声波信号衰减就越厉害。
第4个影响衰减的因素是水温。
其次是水温，以20℃的水温为标准，高于20℃的温度越高，它的衰减就会越厉害，低于20℃，温度越低，它的衰减就越小。这个对于信号的衰减的影响比较小。
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