
【电】 specific acoustic resistance
固有声阻抗的实数部分是声学介质对声波传播产生阻力的核心参数,其物理本质反映了能量在无损耗介质中的传递特性。该参数在声学工程和医学超声领域具有重要应用价值。
从定义角度分析,固有声阻抗(characteristic acoustic impedance)的数学表达式为: $$ Z = rho c $$ 其中$rho$表示介质密度,$c$为声速。实数部分特指该阻抗中与相位无关的阻性分量,表征声波传播过程中介质分子规则运动形成的动能传递阻力。
根据ISO 18405:2017《水下声学术语》标准,实数阻抗在理想介质中主导声能传递效率。当声波穿越不同介质界面时,实数阻抗的差异直接决定反射系数: $$ R = frac{Z_2 - Z_1}{Z_2 + Z_1} $$ 该公式显示阻抗实部差异越大,声波反射现象越显著。
《声学基础》(杜功焕等,高等教育出版社)指出,在生物组织等粘弹性介质中,尽管存在虚数阻抗分量,但实数部分仍主导低频声波(<5MHz)的传播特性。这种特性被广泛应用于超声诊断设备的设计优化。
固有声阻抗的实数部分称为声阻,是声阻抗的实部分量,具有以下核心特性:
物理意义
声阻反映媒质对声波传播过程中能量耗散的特性,例如由介质粘滞性、热传导等引起的能量损失。类比电路中电阻的作用,声阻对应声能转化为热能的过程。
数学表达
声阻抗一般表示为复数形式:
$$ Z = R + jX $$
其中实部$R$即声阻,虚部$X$为声抗。固有声阻抗特指媒质本身的阻抗,其表达式为:
$$ Z_0 = rho c $$
($rho$为介质密度,$c$为声速)。在理想无损耗介质中,$Z_0$为纯实数;实际介质中若存在损耗,则需引入复数形式,此时实部仍表征能量损耗。
单位与量纲
国际单位为帕·秒/立方米(Pa·s/m³),量纲可表示为$[ML^{-4}T^{-1}]$。
工程应用
在声学设计中,声阻值影响声波在介质界面处的反射与透射。例如耳科检查中,通过测量中耳声阻变化可诊断鼓膜异常。
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