超聲聲速的測(cè)定-圖文

超聲聲速的測(cè)定_圖文.ppt1、壓電換能器的工作原理2、共振干涉法和相位比較法測(cè)聲速的原理3、示波器的調(diào)整與使用4、逐差法處理數(shù)據(jù)的方法5、設(shè)計(jì)待測(cè)量的數(shù)據(jù)記錄表格一、預(yù)習(xí)提要1、了解超聲壓電換能器的結(jié)構(gòu)和工作原理；2、熟悉示波器和低頻信號(hào)發(fā)生器的使用；3、用共振干涉法和相位比較法測(cè)量空氣中的聲速。4、學(xué)會(huì)用逐差法處理數(shù)據(jù)，并對(duì)結(jié)果的不確定度進(jìn)行分析。二、實(shí)驗(yàn)要求與目的三、聲波的基本知識(shí)

1、橫波與縱波；超聲波；

聲波是一種機(jī)械波。頻率超過20KHz的聲波稱為超聲波。聲波的頻率、波長(zhǎng)、速度、相位等是聲波的重要特性。

2、理想氣體中的聲速值

γ-絕熱系數(shù)，R-摩爾氣體常數(shù)，μ-空氣分子的摩爾質(zhì)量，T-絕對(duì)溫度三、聲波的基本知識(shí)由此可見，氣體中的聲速v和溫度T有關(guān)，還與比熱比γ及摩爾質(zhì)量μ有關(guān)，后兩個(gè)因素與氣體成分有關(guān)。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，時(shí)，聲速顯然在時(shí)，干燥空氣中聲速的理論值應(yīng)為由此可見，在極地和赤道，在冬天和夏天，聲音的傳播速度是不同的。聲波在生活和科技中的應(yīng)用

1、地震預(yù)報(bào)（利用地震波中縱波與橫波波速的不同）；2、醫(yī)學(xué)應(yīng)用：B超與彩超（利用人體不同結(jié)構(gòu)中聲速的不同）；3、無損檢測(cè)（利用兩種不同介質(zhì)表面對(duì)聲波的反射）；4、海洋應(yīng)用（聲吶）：魚群探測(cè)，海底地貌，軍艦與潛艇導(dǎo)航；

超聲聲速測(cè)定儀發(fā)射換能器接收換能器信號(hào)發(fā)生器頻率計(jì)示波器YS2S1共振干涉法實(shí)驗(yàn)裝置四、實(shí)驗(yàn)裝置相位比較法實(shí)驗(yàn)裝置（相位比較法只需將信號(hào)發(fā)生器輸出的信號(hào)加在示波器的X端）四、實(shí)驗(yàn)裝置開關(guān)顯示屏第二通道第一通道一通道增益調(diào)節(jié)二通道增益調(diào)節(jié)時(shí)基掃描

聚焦輝度示波器頻率調(diào)節(jié)頻率范圍選擇信號(hào)輸出波形選擇開關(guān)信號(hào)發(fā)生器聲速測(cè)量?jī)x超聲聲速測(cè)定儀由兩只相同的壓電陶瓷換能器組成，分別用于超聲波的發(fā)射和接收。五、實(shí)驗(yàn)原理（一）、超聲聲速測(cè)定儀的工作原理1、超聲波的發(fā)射原理（逆壓電效應(yīng)）；

首先在發(fā)射端加一個(gè)正弦信號(hào)，壓電陶瓷會(huì)發(fā)生周期性伸長(zhǎng)縮短，這個(gè)振動(dòng)被傳遞給變幅桿，當(dāng)傳到端面上時(shí)，就在空氣中激發(fā)出超聲波。

2、超聲波的接收原理（正壓電效應(yīng)）

接受端的壓電陶瓷將接收到的聲振動(dòng)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)3、壓電陶瓷換能器的諧振頻率f0五、實(shí)驗(yàn)原理（二）、聲速的測(cè)量原理

五、實(shí)驗(yàn)原理（二）、聲速的測(cè)量原理

1.相位比較法設(shè)：聲波頻率為f,空間任一接收點(diǎn)和發(fā)射點(diǎn)的相位差為同相點(diǎn)：反相點(diǎn)：相鄰?fù)帱c(diǎn)和反相點(diǎn)：五、實(shí)驗(yàn)原理（二）、聲速的測(cè)量原理

結(jié)論：若記下李薩茹圖形為相同直線時(shí)接收器所處位置，則每?jī)蓚€(gè)相鄰點(diǎn)之間的距離就是

位移波S2S1聲壓波1、共振干涉法（駐波法）結(jié)論：每?jī)蓚€(gè)相臨波腹（波節(jié)）間的距離為

1、共振干涉法（駐波法）s1和s2為壓電陶瓷超聲換能器，s1作為超聲源（發(fā)射頭），信號(hào)源發(fā)出的正弦電壓信號(hào)接到換能器s1后，即能發(fā)出一平面聲波。s2作為超聲波的接收頭，接收的聲壓轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后輸入示波器觀察，s2在接收超聲波的同時(shí)還反射一部分超聲波。這樣，由s1發(fā)出的超聲波和由s2反射的超聲波在s1、s2之間的區(qū)域干涉而形成駐波。改變s1、s2之間的距離，在一系列特定的位置上，接收面s2上的聲壓達(dá)到極大值，移動(dòng)接收器，會(huì)發(fā)現(xiàn)接收信號(hào)振幅從大到小出現(xiàn)周期性變化，測(cè)出接收信號(hào)極大時(shí)，接收器的位置L1,L2L3,---每?jī)上噜忺c(diǎn)之間距離就是按實(shí)驗(yàn)裝置圖接線，使發(fā)射頭和接收頭的端面盡量平行；共振頻率，調(diào)整函數(shù)發(fā)生器的輸出頻率，使接收頭輸出的電信號(hào)幅度最大；相位比較法測(cè)波長(zhǎng)，記錄示波器上圖形相繼出現(xiàn)10個(gè)相同直線形時(shí)所對(duì)應(yīng)的接收頭的坐標(biāo)。六、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

七、數(shù)據(jù)記錄與處理LiL1L2L3L4L5sLi+5L6L7L8L9L10s單位：mm六、數(shù)據(jù)記錄及處理八、注意事項(xiàng)

1.為保證性能穩(wěn)定，應(yīng)預(yù)熱10分鐘后再