Page 124 - 《应用声学》2023年第1期

120 2023 年 1 月

7 45
ေ᝷ϙ
6 ࠄᰎϙ 40
35
5
ܦԍ/(10 -3 Pa) 4 3 ܦԍጟ/dB 25 ေ᝷ϙ
30
ࠄᰎϙ
20
2 15
10
1
5
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0 2 4 6 8 10 12 14 16
ᘙᒛ๤ืབྷҪဋ/W ܦԍᣥѣᮠဋ/kHz

图 6 薄膜的输出声压与薄膜涡流热功率的关系 图 8 ITO 导电膜输出声压级和频率的关系
Fig. 6 The relationship between film sound pres- Fig. 8 The relationship between output sound
sure and film eddy current heat power pressure level and frequency of ITO conductive
film
10
ေ᝷ϙ
9 2.5
ࠄᰎϙ
ေ᝷ϙ
8 ࠄᰎϙ
2.0
ܦԍ/(10 -4 Pa) 6 5 ພए૝ᕥϙ/(10 -3 K) 1.5
7

4 1.0
3
0.5
2
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
ᡰሏ/cm 0
0 2 4 6 8 10 12 14
ᣥѣᮠဋ/kHz
图 7 薄膜的输出声压与测量距离的关系
图 9 温度振荡值随频率的变化关系 (热源为交变
Fig. 7 The relationship between the sound pres-
磁场，强度为 36 mT)
sure of the membrane and the measurement dis-
tance Fig. 9 The relationship between the tempera-
ture oscillation value and the frequency (the heat
由于本次薄膜声压测量距离为 1.5 cm，所以将 source is an alternating magnetic field with an in-
计算所需的参数代入式(1)，可得导电膜输出声压级 tensity of 36 mT)
随频率的变化如图 8 所示。虽然，薄膜的测量值与
由于温度振荡是热成像仪无法捕捉的，所以之
理论值有些偏差，但二者整体变化规律和趋势基本
前的研究者都是以仿真试验来验证，但仿真环境与
吻合。
真正实验环境有一定的差距。图9 中用间接的实验
上述测试值与理论计算值的对比结果验证了
方法来得到薄膜的温度振荡值，即将薄膜输出声压
磁 -热 -声理论模型的正确性，其中影响薄膜声信号
的测试值代入磁 -热 -声模型下的声压公式 (前面已
的因素除了薄膜自身的物理参数，交变磁场 (热源)
经验证其正确性)，计算得出温度振荡值，将其作为
的存在使得控制薄膜声压的参数多元化，更容易实
实验值与式(10)的理论值进行对比，二者吻合较好，
现并优化无接触式热声效应。
进一步验证了磁-热-声理论模型的正确性。
当薄膜的周期性热源为交流电时，电 -热 -声模
型中薄膜温度振荡值随着交流信号频率增大而降 3 薄膜输出声压的可控参数
低 [21] ；当热源为交变磁场时，将计算所需的参数代
入式(10)，可得温度振荡值随着频率增大而升高，如 与电-热-声、光-热-声模型相比，在磁-热-声模
图9所示。 型中，当薄膜始终覆盖于交变磁场，此时薄膜声压