声阻抗计算器 - 计算Z、反射和透射

声阻抗 (Z) 是描述声波在介质中传播时遇到多少阻力的物理属性。它与电路中的电阻抗类似。高声阻抗表示需要大压力才能产生一定的粒子速度，而低声阻抗意味着相同速度需要较小的压力。

核心公式

特征声阻抗计算为介质密度 (ρ) 与声速 (c) 的乘积。公式为：Z = ρ * c。

我们的计算器简化了这个过程。对于单一介质，只需输入其密度和声速即可找到其阻抗。对于两种介质，提供两者的属性以获得各自的阻抗，以及边界处的反射和透射系数。

这个概念在医学超声检查中至关重要，其中组织声阻抗的差异产生形成图像的反射。在建筑中，它有助于设计隔音房间。地质学家通过分析地震波反射来研究地球层。

当声波撞击具有不同阻抗 (Z₁ 和 Z₂) 的两种介质之间的边界时，部分波反射，部分透射。阻抗失配越大，反射的能量越多。反射系数 (R) 和透射系数 (T) 量化这些效应，它们的总和始终为1，表示能量守恒。

系数公式

反射系数 (R) = ((Z₂ - Z₁) / (Z₂ + Z₁))²。透射系数 (T) = 1 - R。

声阻抗是从声压 (p) 和粒子速度 (u) 之间的关系推导出来的，其中 Z = p/u。通过代入基本波动方程，我们得到 Z = ρc。例如，水的阻抗 (ρ ≈ 1000 kg/m³, c ≈ 1480 m/s) 约为 1.48 x 10⁶ 瑞利。