超聲波傳播速度的測量

關(guān)于超聲波傳播速度的測量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.用相位比較法測量聲速；2.用共振干涉法測量聲速；3.通過實(shí)驗(yàn)了解作為傳感器的壓電陶瓷的功能。第2頁,共12頁，2024年2月25日，星期天二、實(shí)驗(yàn)儀器SV-DH系列聲速測試儀SVX-5型聲速測試儀信號(hào)源雙蹤示波器(20MHz)。第3頁,共12頁，2024年2月25日，星期天三、實(shí)驗(yàn)原理1.聲波

頻率介于20Hz～20kHz的機(jī)械波振動(dòng)在彈性介質(zhì)中的傳播就形成聲波介于20kHz～500MHz的稱為超聲波第4頁,共12頁，2024年2月25日，星期天2.壓電陶瓷換能器

壓電陶瓷換能器是由壓電陶瓷片和輕重兩種金屬組成。1）正壓電效應(yīng)

:當(dāng)壓電陶瓷片兩端受到應(yīng)力作用時(shí)，兩端面間將產(chǎn)生電場強(qiáng)度E，這就是壓電效應(yīng)

2）逆壓電效應(yīng)

:當(dāng)壓電陶瓷片兩端外加電壓時(shí)，陶瓷片將產(chǎn)生伸縮形變，這就是逆壓電效應(yīng)

應(yīng)力T應(yīng)力T第5頁,共12頁，2024年2月25日，星期天3.聲速測量根據(jù)聲波各參量之間的關(guān)系可知：其中v為波速，λ為波長，f為頻率。第6頁,共12頁，2024年2月25日，星期天4.測量裝置S1S2LXY信號(hào)發(fā)生器示波器游標(biāo)卡尺第7頁,共12頁，2024年2月25日，星期天5.駐波共振法入射波：反射波：駐波方程：當(dāng)形成駐波共振，任意兩個(gè)相鄰的共振態(tài)之間，S2的位移為

L入射波反射波S1S2第8頁,共12頁，2024年2月25日，星期天6.相位法：置示波器功能于X－Y方式，合成振動(dòng)方程為：

發(fā)射波和接收波之間產(chǎn)生相位差：相位差從0～1800

變化，李薩如圖形分別為：改變S1和S2之間的距離L，相當(dāng)于改變了發(fā)射波和接收波之間的相位差，熒光屏上的圖形也隨L不斷變化。顯然，當(dāng)S1、S2之間距離改變半個(gè)波長，則相位差改變1800。

第9頁,共12頁，2024年2月25日，星期天四、實(shí)驗(yàn)步驟1.聲速測試儀系統(tǒng)的連接與調(diào)試2.共振頻率的調(diào)試測量3.用相位比較法(李薩如圖形)測量波長4.干涉法(駐波法)測量波長第10頁,共12頁，2024年2月25日，星期天五、注意事項(xiàng)換能器發(fā)射端與接收端間距一般要在5cm以上測量數(shù)據(jù)，距離近時(shí)可把信號(hào)源面板上的發(fā)射強(qiáng)度減小，隨著距離的增大可適當(dāng)增大；示波器上圖形失真時(shí)可適當(dāng)減小發(fā)射強(qiáng)度；測試最佳工作頻率時(shí)，應(yīng)把接收端放在不同位置處測量5次，取平均值。第11頁,共12