1.超声波衰减规律

超声波的衰减规律与波形有关。

平面波传播时不存在扩散衰减，只存在介质衰减，其声压衰减规律如下。

P_x=P₀ e^-αx （2_-60）

式中 P₀——波源的起始声压；

P_x——至波源距离为x处的声压；

x——至波源的距离；

α——介质衰减系数，单位为NP/mm；

e——自然对数的底（e=2.718）。

球面波与柱面波既存在扩散衰减，又存在介质衰减，它们的声压衰减规律分别为

球面波：

柱面波：

式中 P₁——至波源的距离为单位1处的声压。

2.衰减系数

衰减系数α只考虑了介质的散射衰减和吸收衰减，未涉及扩散衰减。对于金属材料等固体介质而言，介质衰减系数α等于散射衰减系数α_s和吸收衰减系数α_a之和

α=α_s+α_a （2-63）(www.daowen.com)

而α_a和α_s可由以下计算得到：

式中 f——声波频率；

d——介质的晶粒直径；

λ——波长；

F——各向异性系数；C₁、C2、C3、C4——常数。

由以上公式可知：

①介质的吸收衰减与频率成正比。

②介质的散射衰减与f、d、F有关，当d<<λ时，散射衰减系数与f⁴、d³成正比。衰减系数与f⁴成正比，实际上也就是与λ⁴成反比，这也能解释同频率的横波比纵波衰减更快这一现象。在实际检测中，当介质晶粒较粗大时，若采用较高的频率，将会引起严重衰减，显示屏出现大量草波，使信噪比明显下降，超声波穿透能力显著降低。因此在检测晶粒较大的奥氏体钢和一些铸件时宜采用频率较低的纵波探头。

对于液体介质而言，主要是介质的吸收衰减。

式中 _η——介质的黏滞系数；

ρ——介质的密度；

c——介质中的声速。

由式（2-65）可知，液体介质的衰减系数α与介质的黏滞系数和频率的平方成正比，与介质的密度和声速的立方成反比。

由于_η、ρ、c与温度有关，所以α也与温度有关。一般α随温度的升高而降低。这是因为温度升高，分子热运动加剧，有利于超声波的传播。

以上讨论说明，介质的衰减与介质的性质密切相关，因此在实际工作中有时根据底波的次数来衡量材料衰减情况，从而判定材料晶粒度、缺陷密集程度、石墨含量等。