声强

每单位面积传递给介质的功率,其中该面积垂直于的传播方向。要使声强具有意义,必须指明测量位置相对于声源的位置。介质通常是流体。(Kinsler,第 110 页)

如果指定位置位于声源表面,则声源与介质之间界面处的平均声强为 —

\begin{align} \label{eq:11301a} \textsf{Acoustic intensity (average)} = \frac{\textsf{Power delivered to the medium}}{\textsf{Area from which the power is delivered}} \end{align}

对于给定的谐振器材料和负载,在磨损机理相同的前提下,较高的声源声强会导致声源谐振器更大的磨损。

以下示例展示了逐渐增大的声强水平。

示例 1

一台 20 kHz 超声清洗器的有效面积为 100 mm x 100 mm。在水负载下,传递的功率为 75 瓦。平均声强为 —

\begin{align} \label{eq:11302a} \textsf{Acoustic intensity} &= \frac{\textsf{75 watts}}{\textsf{10000 mm}^2} \\[0.7em]%eqn_interline_spacing &= \textsf{0.0075 watts/mm}^2 \nonumber \end{align}

示例 2

一根 20 kHz 圆柱形变幅杆(端面直径 10 mm),振幅为 100 微米。当端面浸入水中时,传递的功率为 200 瓦。平均声强为 —

\begin{align} \label{eq:11303a} \textsf{Acoustic intensity} &= \frac{\textsf{200 watts}}{\textsf{79 mm}^2} \\[0.7em]%eqn_interline_spacing &= \textsf{2.5 watts/mm}^2 \nonumber \end{align}

示例 3

一根 20 kHz 金属焊接变幅杆(接触面积 8 mm x 8 mm),振幅为 100 微米。在焊接过程中,传递的功率为 900 瓦。声强为 —

\begin{align} \label{eq:11304a} \textsf{Acoustic intensity} &= \frac{\textsf{900 watts}}{\textsf{64 mm}^2} \\[0.7em]%eqn_interline_spacing &= \textsf{14 watts/mm}^2 \nonumber \end{align}