超声透射模式下，是否能用没有样品的峰值电压和有样品的峰值电压来计算样品的衰减系数？

可以，但直接用没有样品的峰值电压（即通过空气或直接耦合的电压）来计算，通常是不准确的。科学且准确的做法，是用有样品时的电压与通过一个参考物质（如不放置样品时的耦合剂）的电压进行比较-。

简单来说，直接用“没有样品”的电压会引入巨大误差，因为超声波在空气或探头间的传播条件，与穿过样品时完全不同。

1. 为什么“没有样品”的电压不能直接作为参考？

在超声透射法中，我们真正想测量的是样品本身对声波的衰减。如果直接用“没有样品”的电压（即发射探头和接收探头直接通过空气或耦合剂相对），这个“空采”信号里包含了以下所有因素：

• 系统的固有损耗：包括声束在介质中的扩散（衍射）、电路系统的噪声、以及探头之间的耦合情况等-。

• 传播路径的巨大差异：没有样品时，声波只通过耦合剂或空气；而有样品时，声波还额外通过了样品。这两种介质的声学特性完全不同。

如果直接用这两者相减，计算出的衰减系数实际上是 “样品+路径改变+系统损耗变化” 的混合体，而不是样品本身的衰减系数。

2. 正确的做法：参考物质法

正确的做法是引入一个参考物质，采用比较法进行计算-。

核心公式如下：

• $\alpha$：被测样品的衰减系数。

• $d$：被测样品的厚度。

• $A_{\text{ref}}$：参考信号的幅度（电压）。即超声波穿过参考材料（如蒸馏水或已知衰减极小的熔石英）后接收到的信号电压-。

• $A_{\text{sam}}$：样品信号的幅度（电压）。即超声波穿过被测样品后接收到的信号电压-。

这个公式成立的关键前提是：测量参考信号和测量样品信号时，必须保持测试系统（探头距离、仪器设置、耦合条件等）完全一致-1。只有这样，两次测量结果相减，才能抵消掉系统固有的损耗，从而分离出样品独有的贡献。

3. 如果需要更精确的测量：修正界面反射

对于更高精度的测量需求，上述公式还需要考虑一个重要修正：界面反射损耗-。

当样品与参考物质（或耦合剂）的声阻抗不同时，超声波在界面上会发生反射和透射，造成能量损失。如果不修正这一项，计算出的结果其实是“表观衰减”（包含了反射损失），而非材料的“本征衰减”-。

精确的修正公式会包含以下项-：

其中，${\text{Loss}}_{\text{interface}}$ 就是需要根据声阻抗计算的界面反射损失。

总结