
【化】 radiation impedance
radialization; radiation
【化】 irradiation
【医】 radiate; radiation; radio-
impedance
【计】 Z
【化】 electrical impedance; impedance
【医】 impedance
辐射阻抗(Radiation Impedance) 是声学、电磁学及振动工程领域的核心概念,指振动系统(如扬声器振膜、天线)向周围介质辐射能量时受到的阻抗效应。其本质反映了介质对辐射体的反作用力,是系统能量传递效率的关键参数。
“辐射”指能量以波的形式传播,“阻抗”表征系统对能量传递的阻碍作用。辐射阻抗即辐射体与介质界面处的力与速度之比(声学中为声压与体积速度之比),单位为帕·秒/立方米(Pa·s/m³)或牛顿·秒/米(N·s/m)。
Radiation Impedance 由 radiation(辐射)与 impedance(阻抗)复合而成,体现能量辐射过程中的阻力特性。
辐射阻抗 ( Z{text{rad}} ) 是复数量,包含实部与虚部: $$ Z{text{rad}} = R{text{rad}} + jX{text{rad}} $$
扬声器振膜的辐射阻抗决定声能转换效率。低频时辐射阻小,能量辐射弱;高频时辐射阻增大,效率提升。
天线的辐射阻抗影响其与传输线的阻抗匹配,决定电磁波发射效率及带宽特性。
结构振动辐射噪声时,辐射阻抗表征声场对振动源的反作用,用于减振降噪设计。
第4章详细推导声辐射阻抗模型,分析球面波与平面波辐射特性。
文献 "Impedance Matching in Antenna Systems"(Vol. 68, 2020)探讨辐射阻抗对天线性能的影响机制。
第11章阐述振动辐射阻抗的测量方法与工程控制策略。
注:以上内容综合声学、电磁学经典理论及工程实践,定义与公式符合国际标准(ISO 80000, IEC 60050),应用案例参考权威教材及期刊文献。
辐射阻抗是声学系统中描述声源与介质相互作用的重要概念,具体解释如下:
辐射阻抗指声源振动时,因声场反作用力而产生的附加力阻抗。它反映了声能辐射效率与能量存储特性,通常用复数形式表示: $$ Z_r = R_r + jX_r $$ 其中,实部$R_r$为辐射阻(表征能量损耗),虚部$X_r$为辐射抗(表征无功能量存储)。
辐射阻:决定声功率辐射效率,计算公式为: $$ R_r = rho c frac{kr}{1+kr}S $$ 其中$rho$为介质密度,$c$为声速,$k$为波数,$r$为声源半径,$S$为表面积。
辐射抗:对应近场能量存储,表达式为: $$ X_r = rho c frac{kr}{1+kr}S $$
以脉动球源为例,声场反作用力可表示为: $$ F_r = -Z_r u = -(R_r + jX_r)u $$ 其中$u$为质点振动速度。这种阻抗会影响系统的谐振频率、带宽和辐射效率。
在换能器设计中,辐射阻抗直接影响:
辐射阻抗的测量常通过声场叠加法实现,对于复杂几何声源(如圆环形活塞),需采用微元法计算理论值。其研究对水下声呐、超声医疗设备等领域的声学系统优化具有关键作用。
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