声学材料
什么是声学材料
通常，用于制造谐振器的材料是声学材料。这些材料通常具有良好的疲劳强度和相对较高的品质因数Q值。
主要的声学材料包括钛合金、铝合金、钢、货币和压电陶瓷。次要材料包括黄铜和镁。用于电极的独特材料包括黄铜、铜、铍铜和镍。
常见的声学材料如下
Al-2024：铝合金通常用于超声波谐振器或承受相对较低超声波应力的部件。
Al-7075：铝合金通常用于超声波谐振器或承受相对较低超声波应力的部件。Al-7075 比 Al-2024 具有更高的屈服强度，因此它更适合于螺纹组件（例如制作超声波换能器前驱动器）。
Ti-6Al-4V：含有 6% 铝和 4% 钒的钛合金。这是应用最广泛的钛合金。也称为 6-4 钛或钛 6-4。
Ti-7Al-4Mo：一种含有 7% 铝和 4% 钼的钛合金。一些超声波谐振器制造商使用。也称为 7-4 钛或钛 7-4。
声学材料AL
图-1
声强
什么是声强
声强（Acoustic intensity）传递到介质中的单位面积的功率，其中该面积垂直于波的传播方向。为了具有意义，强度测量的位置必须通过相对于声源来指定，介质通常是流体。
如果指定的位置在声源的表面，则在声源与介质之间的界面处的平均声强为：
对于给定的谐振器材料和负载，假设磨损机理相同，则较高的源声强度将导致源谐振器的较大磨损。
下面的例子说明了声音强度的增加。
例子1：
20 kHz超声波清洁器的有效面积为100 mm x 100 mm。在水负载下，输送的功率为75瓦。平均声强为：
例子2：
一个20 kHz的圆柱状喇叭（面直径为10 mm）的幅度为100微米。当头部浸入水中时，可以提供200瓦的功率。声平均强度为：
例子3：
20 kHz金属焊头（接触面积8 mm x 8 mm）的幅度为100微米。在焊接过程中，输出的功率为900瓦。声强为：
声阻抗
什么是声阻抗
声阻抗又称为声波阻抗或音阻，声波传导的本质是“介质偏离平衡态的小扰动”的传播，声阻抗是让介质位移所需克服的阻力。声阻抗（Z）是介质一种物理特性，每一种介质都有独特的声阻抗，代表介质对声波传输的阻力，它的值为介质中声音密度和速度的乘积，国际计量单位是 帕斯卡·秒每立方米 (Pa·s/m3)。
声阻抗取决于：
- 介质的密度（d，单位 kg/m 3 ）
- 声波的速度（c，单位 m/s）
存在以下关系：
- Z = d * c
声阻抗是指媒质在波阵面某个面积上的声压与通过这个面积的体积速度的复数比值。
声阻抗（通常用于讨论振动表面的辐射）定义为：
声阻抗与声阻抗率的关系为—
声阻抗在声学中的重要性
- 在具有不同声阻抗的两种材料的边界处确定声传输和反射。
- 超声波换能器的设计。
- 评估介质中声音的吸收。
声速
什么是声速
声速是介质中微弱压强扰动的传播速度，其大小因媒质的性质和状态而异。空气中的音速在1个标准大气压和15℃的条件下约为340m/秒。
声波在弹性媒质中的传播速度为声速，其符号为c,单位为m/s：c=λf
式中，f 为振动频率，即每秒振动的次数，Hz：λ为波长，m。
由于在气体中没有剪切弹性，只有体积弹性，因而气体的传播形式只能是纵波。换句话说就是，在声波的扰动下，气体媒质中的质点在各自平衡位置附近振动，形成稠密和稀疏依次交替的传递过程。同时质点的运动方向与波的传播方向相同。一般气体在任意的情况下的声速表达式都相当复杂，其表达式与气体的相对分子质量、比热容和物性方程有关，这里将不予以介绍。在一般问题中，经常会用到理想气体的声速公式。
可以证明在理想气体中声速为：c=(rp/p)0.5
式中，r 绝热系数，等于比定压热容与比定容热容之比； p为气体压力，Pa； ρ为密度，kg/m3。
不同介质中的传播速度
- 真空 0m/s（也就是不能传播）；
- 空气（15℃） 340m/s；
- 空气（25℃） 346m/s；
- 软木 500m/s ；
- 煤油（25℃） 1324m/s ；
- 蒸馏水（25℃） 1497m/s ；
- 海水（25℃） 1531m/s ；
- 铜（棒） 3750m/s ；
- 大理石 3810m/s ；
- 铝（棒） 5000m/s ；
- 铁（棒) 5200m/s ；