聲波的傳輸特性分析之折射和反（fǎn）射

局部放電發生時，放電（diàn）區域內分子間會劇烈撞擊，以及介質內放電（diàn）發熱導致體積改變，都會產生脈衝壓力波。超聲波就是其中（zhōng）頻率大（dà）於20KHZ，人耳無法識別的聲波分量。可（kě）將（jiāng）局部放電（diàn）源看作點脈衝聲源，遵循機械波的傳播規律，聲波以（yǐ）球麵波的形式（shì）向四周傳播，在不同介質（zhì）中傳播速度（dù）不同，不同介質交界處會產生反射（shè）和折射現象。在開關櫃等設備（bèi）外部安裝換能元件，可將（jiāng）超（chāo）聲波信（xìn）號轉換為電壓信號，然後（hòu）經（jīng）過分析處理，得（dé）到表征設備局（jú）部放電信息（xī）的各種特征量（liàng）。通過（guò）分（fèn）析這些特征量，就可以有效地對介質的絕緣缺陷情況進行判斷（duàn）。

在絕緣結構內部，局（jú）部放（fàng）電激發出的聲波通常要（yào）經過多（duō）種介質才能傳到接收聲波的換能原件上來。例如變壓器內（nèi）固體介質中的氣隙發生局部放電時所發出的聲波要通過（guò）固體介質、液體介質和金屬外殼才能到達置於（yú）外殼（ké）表麵上的換能元件。傳播過程中，聲波會發（fā）生折射、反射和衰減。下麵小編就超聲波的傳輸特性為大家做簡要分析。

聲波在各種介質中傳播的速度是不同（tóng）的（de），表中列出幾種常用電工材料的聲波傳播速度。因此聲波在傳播過程（chéng）遇到不同的介質時，就會在（zài）介質的分界麵上產生折射或反射。入射角θa與折射角θb之間的關係是決定於（yú）下式

各種材料中的（de）聲波傳（chuán）播速（sù）度

式中（zhōng）ρ1, ρ2各為兩種介質材料的密度(kg/m3)；而C1,  C2為兩種介質中聲波（bō）的速度(m/s)。
   
介質材料的密度ρ與聲速度的乘（chéng）積稱為特性阻抗，隻有當（dāng）兩種介質的特性阻（zǔ）抗（kàng）相等（děng）時，聲波通過這兩種介質的分界麵才不會（huì）損失。特性阻抗相差愈大，造成的損失也愈大。鋼、蓖麻油、空（kōng）氣的特性阻抗分別為39.4x106，1.143x106，0.0004 x 106（kg/m2/s)。