超聲波 課件完整版

實(shí)驗(yàn)超聲波測聲速

實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1．了解超聲換能器的工作原理和功能；2．學(xué)習(xí)不同方法測定聲速的原理和技術(shù)；3．熟悉測量儀和示波器的調(diào)節(jié)使用；4．測定聲波在空氣及水中的傳播速度。

實(shí)驗(yàn)儀器

1．超聲實(shí)驗(yàn)裝置2．

ZKY—SS型聲速測定實(shí)驗(yàn)儀3．雙蹤示波器1.聲波機(jī)械波測量重要性2.聲波測量原理原理方法共振干涉法、相位比較法時差法實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理1、共振干涉(駐波)法測聲速

聲波頻率已知。到達(dá)接收器的聲波，一部分被接收并在接收器電極上有電壓輸出，一部分被向發(fā)射器方向反射。這兩列反向傳播的同頻率波干涉將形成駐波，任何兩個相鄰波腹(或兩個相鄰波節(jié))之間的距離都等于半個波長。改變兩只換能器間的距離，同時用示波器監(jiān)測接收器上的輸出電壓幅度變化，可觀察到電壓幅度隨距離周期性的變化。相鄰兩次最大電壓之間的位置差的絕對值應(yīng)等于聲波波長的二分之一。實(shí)驗(yàn)原理2、相位比較(行波)法測聲速

當(dāng)接收器和發(fā)射器的距離變化等于一個波長時，則發(fā)射與接收信號之間的相位差也正好變化一個周期(即ΔΦ=2π)，相同的圖形就會出現(xiàn)。所以，當(dāng)準(zhǔn)確觀測相位差變化一個周期時接收器移動的距離，即可得出其對應(yīng)聲波的波長λ，再根據(jù)聲波的頻率，即可求出聲波的傳播速度ΔΦ=3π/2

相位差不同時的李薩如圖形

ΔΦ=0ΔΦ=π/4ΔΦ=π/2ΔΦ=3π/4ΔΦ=πΔΦ=5π/4ΔΦ=7π/4實(shí)驗(yàn)原理3、時差法測量聲速t接收波時差的測量發(fā)射波

若以脈沖調(diào)制正弦信號輸入到發(fā)射器，使其發(fā)出脈沖聲波，經(jīng)時間t后到達(dá)距離L處的接收器。接收器接收到脈沖信號后，能量逐漸積累，振幅逐漸加大，脈沖信號過后，接收器作衰減振蕩。t可由測量儀自動測量。測出L后，即可由V=L／t計算聲速。亦可由示波器定性觀察。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1.開機(jī)預(yù)熱15分鐘2.將實(shí)驗(yàn)儀器按圖連接3.將換能器調(diào)到最佳工作點(diǎn)4.用共振干涉法測量空氣中的聲速5.用相位比較法測量空氣中的聲速6.用時差法測量空氣中的聲速7.用相位法測量水中的聲速8.用時差法測量水中的聲速記錄數(shù)據(jù)并處理思考題及注意事項(xiàng)水中的聲速只能用兩種方法（相位比較法和時差法），為什么不能用共振干涉法？在空氣中和水中測量聲速時，發(fā)射和接收增益是不同的，為什么？3.三種測量方法對發(fā)射信號形式有何不同要