實驗七 晶體彈性系數(shù)的量測

1、實驗七 晶體彈性係數(shù)的量測一 實驗?zāi)康模豪肞EO方法精密量測晶體的聲速的縱波、橫波，以求得晶體彈性的彈性係數(shù)二 儀器設(shè)備：儀器設(shè)備數(shù)量規(guī)格傳輸時間測量儀1PANAMETRICS 5910函數(shù)合成產(chǎn)生器1WAVETEK 171類比示波器1具z軸輸入和x-y模式換能器（縱波、橫波 V155系列）231 MHz 10 MHz三 實驗原理：cw osc. Counter cw TRIGTRIGPulser Pulse Pulser Pulser Intensitve Echoes Pulse Pulse and echoes TransducerSample測量聲速可獲得待測物彈性性質(zhì)和其所代表的物

2、理性質(zhì)，一般而言只需測量聲波在待測物中傳輸?shù)臅r間和波程差即可得到波速，而波程差在反射量測法中，即是樣本厚度的二倍，傳輸時間則是示波器上回波間距，然而這間距的量測則因回波形狀複雜和示波器性能，使得傳輸?shù)牧繙y準(zhǔn)確性不高，所測得的聲速並不精確，僅可供工業(yè)上使用，但對物性的量測，特別是監(jiān)測物性變化，如此量得之聲速是不符合要求，所以需用測速才能做精密量測。所謂測速法（Pulse-Echo Overlap Method）即是利用超聲波脈衝，在待測物多次往返的回波（echo），配合電子電路的使用而精確測得聲速的方法。首先由5910送出電子脈衝推動超聲波換能器的超聲波脈衝，傳輸在樣本中由底面反射回來的機械脈衝

3、由同一個換能器接收轉(zhuǎn)換成電子脈衝，經(jīng)過放大、濾波等訊號處理後在示波器上呈現(xiàn)一系列的回波，以示波器的軸輸入功能選擇連續(xù)兩個回波後，利用示波器的X-Y模式。其中X軸是由函數(shù)合成產(chǎn)生器（WAVETEK 171）送入的信號驅(qū)動，可由171的指撥開關(guān)調(diào)變頻率，而Y軸則是依次送入被擇定的回波，此即可在示波器上看到二個回波影像，在更動171上的指撥開關(guān)直至二個回波完全重疊，此時代表由171輸出頻率即為示波器X軸掃瞄頻率，而其倒數(shù)二次掃示回波的時間間，距這也是回波在時間軸上的時間間距-此即為超聲波在待測物中往返一次的傳輸時間。聲速公式： 四、實驗步驟：1. 儀器設(shè)備裝置如圖2. 在待測物上滴上少量耦合劑，將換

4、能器正確緊貼待測物上表面3. 將換能器以BNC接頭連接到5910的T/R端子4. 示波器調(diào)整，使其顯示回波的波列5. 在5910調(diào)整Damping紐和Energy紐，使送出的合宜電子脈衝中（由回波可知）6. Receiver Attenuation鈕和Filter鈕使回波波列較為簡單7. 使用Z-axis Marker的Delay 1 Delay 2移動示波器上二個加亮的cursor涵蓋所要選擇的回波8. 選定後，將示波器切換到X-Y模式，示波器同時呈現(xiàn)二個回波的信號9. 調(diào)動5910的Centering鈕，使二個完全展開10. 調(diào)動WAVETEK 171的指撥開關(guān)更動頻率直至二波重疊11.

5、讀取171上指撥開關(guān)所表示的頻率值，此值的數(shù)即為二個回波間傳輸時間的差12. 帶入聲波公式以求得聲速五、數(shù)據(jù)： 溫度（）頻率（Hz）時間（1/f）聲速（m/s）六、參考資料：London(1977).J. Williams and J.Lamb. On The Measurement of Ultrasonic Velocity in Solids. The Journal of The Acoustical Society of America , Vol 30 , Number 4 , April, pp. 308-3131958。translated form the Russian by Michael E. Alferieff. Funda