|6.1 引 言|
超声波在含颗粒的气固两相流中传播时，会产生能量的衰减和相位变化。其中能量衰减主要表现为声散射、黏性损失和热损失。超声波在两种不同的介质中传播时，声能会损耗，这种现象即为声衰减。
20世纪初，Sewell对声波在烟雾中传播时强度降低的现象进行了探索研究，开创性地建立了声波在多相介质中衰减特性研究工作。美国国家声学研究所Foldy教授对含有气泡液体对声波传播的衰减作用进行了检测，并对声波在高浓度液固混合物中的衰减情况进行了分析。随后，Urich根据试验结果指出颗粒对声波的散射作用和连续相对声波的黏滞共同作用引起声波在悬浊液中衰减。
美国加利福尼亚研究所的Epstein和Carhart于1953年发表论文指出：在悬浊液和乳浊液中颗粒间能量转移（动量形式和热量形式）也是引起声波衰减的主要原因，并初步形成了计算模型。哈佛大学的Allegra和Hawley在上述研究成果的基础上，通过更为系统的研究，建立了基于声波波数的衰减计算数学模型。这一模型现在称为ECAH模型，被认为是多相物声波衰减的基础模型。
除ECAH模型外，德国Riebel等基于Mie散射理论提出了另一种基于声波衰减的浓度检测原理：通过研究高密度颗粒悬浊液中对超声衰减的影响，认为颗粒间作用是声波衰减的核心因素；同时指出了吸收、散射和共振在声波中的衰减现象，并根据Hay&Mercer理论进行模型修正。这一理论的模型较为简单，但是由于其理论基础是Mie散射理论，因此仅适用于颗粒远大于声波波长的条件下。
针对高浓度多相颗粒介质体系，Andrei S.Dukhin提出了高浓度高密度差异的颗粒作用下的超声耦合相特征模型（Expanded Coupled Phase Model），对于高浓度情况下多相颗粒介质体系中固态颗粒相的特征检测（颗粒粒度、浓度）具有很强的实际应用价值。
英国基尔大学的Challis和Holmes等结合不同理论模型的适用范围，改变颗粒相的物性参数，进行了大量颗粒相—超声衰减的试验测试，实现了对理论模型的进一步优化，得到了在高浓度颗粒相中声波复散射问题的相关解法。
美国LosAlamos国家实验室的Sharma对颗粒相中的超声衰减研究中发现超声波谱现象（在颗粒相中传播时，其能量谱发生变化）。检测时，设定一个复波函数的超声信号，可以同时得到声速和能量谱的衰减系数，固体颗粒的粒径与超声衰减系数对应不同的超声波长具有特征明显的关系。
Machado和Kulmyrzaev等进行了低浓度小粒径的颗粒相的超声阻抗谱特征研究，得出了超声的共振频率与颗粒相半径和浓度的关系。Abda在此基础上，利用多频率超声信号的散射衰减进行颗粒相浓度及其颗粒粒径的测定。
英国利兹大学对非均匀颗粒相介质中的基本损失机制，包括黏性损失（离散连续相之间的运动）和热损失（介质体积的收缩和扩张）进行了大量试验研究，探讨了不同的非均匀颗粒相介质对于超声波传播衰减的影响。
对现有研究成果进行梳理可知，当前声波在混合物中的衰减模式和机理已经较为清晰，近年来研究的热点主要集中两个方面：
一方面，以美国Los Alamos国家实验室和中国上海大学苏明旭团队为代表，主要研究方向为颗粒弥散系的超声衰减谱研究。试验证明通过检测声波复波数方式可以同步获得声速变化和声衰减现象，对两种声波特征进行相关测试分析，可以获得更多多相混合物的特征数据，实现浓度和颗粒粒径分布同时检测。
另一个主要研究方向的研究团队相对分散，研究内容主要集中于根据不同的应用需求，对现有研究模型进行修正和优化，从而满足不同条件下的精确检测，主要研究成果包括：乔榛的“超声法一次风流速和煤粉浓度在线测量研究”；郭盼盼等的“用蒙特卡罗方法预测液固两相体系中颗粒的超声衰减”；胡浩浩的“混浊海水声衰减初步研究”；李辉等进行了“煤体结构类型判断的超声波探测系统研究”。