超聲波 課件完整版

實(shí)驗(yàn)超聲波測(cè)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(cè)定聲速的原理和技術(shù)；3．熟悉測(cè)量?jī)x和示波器的調(diào)節(jié)使用；4．測(cè)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(cè)定實(shí)驗(yàn)儀3．雙蹤示波器1.聲波機(jī)械波測(cè)量重要性2.聲波測(cè)量原理原理方法共振干涉法、相位比較法時(shí)差法實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理1、共振干涉(駐波)法測(cè)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(gè)相鄰波腹(或兩個(gè)相鄰波節(jié))之間的距離都等于半個(gè)波長(zhǎng)。改變兩只換能器間的距離，同時(shí)用示波器監(jiān)測(cè)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(duì)值應(yīng)等于聲波波長(zhǎng)的二分之一。實(shí)驗(yàn)原理2、相位比較(行波)法測(cè)聲速

當(dāng)接收器和發(fā)射器的距離變化等于一個(gè)波長(zhǎng)時(shí)，則發(fā)射與接收信號(hào)之間的相位差也正好變化一個(gè)周期(即ΔΦ=2π)，相同的圖形就會(huì)出現(xiàn)。所以，當(dāng)準(zhǔn)確觀測(cè)相位差變化一個(gè)周期時(shí)接收器移動(dòng)的距離，即可得出其對(duì)應(yīng)聲波的波長(zhǎng)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(shí)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(shí)差法測(cè)量聲速t接收波時(shí)差的測(cè)量發(fā)射波

若以脈沖調(diào)制正弦信號(hào)輸入到發(fā)射器，使其發(fā)出脈沖聲波，經(jīng)時(shí)間t后到達(dá)距離L處的接收器。接收器接收到脈沖信號(hào)后，能量逐漸積累，振幅逐漸加大，脈沖信號(hào)過(guò)后，接收器作衰減振蕩。t可由測(cè)量?jī)x自動(dòng)測(cè)量。測(cè)出L后，即可由V=L／t計(jì)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(kāi)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(cè)量空氣中的聲速5.用相位比較法測(cè)量空氣中的聲速6.用時(shí)差法測(cè)量空氣中的聲速7.用相位法測(cè)量水中的聲速8.用時(shí)差法測(cè)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(shí)差法），為什么不能用共振干涉法？在空氣中和水中測(cè)量聲速時(shí)，發(fā)射和接收增益是不同的，為什么？3.三種測(cè)量方法對(duì)發(fā)射信號(hào)形式有何不同要