研究表明，超声波的传播速度和衰减与传声介质的粘弹性系数密切相关，因此超声波技术被广泛用于材料表征。通常，在检测过程中，该技术要求换能器与材料之间必须保持稳定的耦合状态，因而人们专门设计了在相应耦合液中的液浸检测技术以保证耦合状态的稳定性。不过在有些情况下，这种方法也不能使用，例如对于聚合物固化过程的检测，以及高衰减(如复合材料)和厚度较大材料的检测等。

N. Saint-Pierre推导出了一个薄压电圆片电阻的频率演变的一维模型， 以压电圆片的电阻取决于环绕在其周围介质声学性能为工作原理创建超声波评价模型。将压电元件夹在两块厚度有限且互相平行的频散聚合物板之间，采用电阻测量技术对压电元件的电阻进行了测量，并将实验结果与理论计算结果相比较，验证了超声波评价模型的正确性。依靠这个模型，通过测量植入传感器的电阻，反过来能够确定传感器周围介质的声学性能。这是通过一种非线性优化数值方法达到的。该方法适用于表征薄和/或衰减小的材料。这种新技术特别适合于对聚合物从固化到老化第一阶段的整个全寿命周期的表征[11]。相应的结果与由超声波频谱所得到的结果基本相符。

使用了两种不同材料，两者的声学性能具有较大差异。一种是PMMA(多甲基丙烯酸酯)，属于非晶态聚合物，是一种均质材料，其粘滞性引发超声波产生的衰减较弱，且波速与频率无关；另一种为PA(聚酰胺)和PP(聚丙烯)，属于半晶体( semi-crystalline)聚合物，对于这类材料而言，超声波衰减很强，且主要属于散射衰减，其声学性能是频散的。

研究所用的样品，是将一个厚度1mm、直径10mm的PZT压电元件植入上述的PMMA和PA板之间，压电元件的两个表面分别与上述PMMA和PA板相粘接。在实验室采用脉冲激励法可以确定压电元件的压电和介电参数的轴向分量。借助于经典的透射技术，在夹持PZT的样品上，测量不同厚度的夹持材料的声速与衰减。设PZT是非频散的，则其声速在测量频率范围(1.5~3MHz)内可视为常数，而其衰减则由表9-2给出。为了计算样品的电阻 ，则应知道薄陶瓷圆片和环绕介质的声学参数，而声学参数的频率依赖关系可以由经典的超声波脉冲频谱法测得。本研究所用的压电陶瓷片很薄，与直径相比厚度可以忽略不计。因此，其径向和厚度方向的振动模式会发生在不同的频率范围，且模式之间可以认为是相互独立的。略去复杂的建模及分析过程，此处只介绍有关研究结果。

在1.5~3MHz的频率范围内，通过实验数据计算得到的超声波传播速度和衰减结果如图9-25所示。可以看出，衰减随频率增加呈指数规律变化，而速度则与频率呈准线性分布。表9-3列出了由实验数据所得到的PMMA和PP材料的声速和衰减的拟合结果。