文档介绍：试验16 超声声速测量
（一）讲课提要
（1）测量波传输速度方法。从测量物体运动速度试验引入, 相关试验, 验证牛顿第二定律, 研究弹簧振子振动规律, 物体运动速度测量方法, 测量位移和时间, 平均速度, 瞬时速度, 这是测量速度基础方法之一, 从粒子见解来测量速度。
（2）依据波动力学知识, 波传输速度和波长及频率有着很简练关系, , 这种简练关系为波传输速度测量提供了很有力路径, 这是测量速度另一个基础方法, 从波动见解来测量速度。经过测量波长和频率来测量波传输速度, 通常频率很轻易确定和测量, 关键是测量波长。
（3）测量波长方法有很多, 相关试验, 光栅衍射测量波长, 迈克尔逊干涉仪, 电子衍射等, 这些是经过干涉或衍射方法测量波长。
我们今天试验再给大家介绍两种测量波长方法, 驻波法和相位比较法。这两种方法和干涉和衍射方法不一样之处是比较适合于测量波长较长波, 实现起来简单轻易, 测量方便。
（4）驻波法测量波长, 就要实现驻波, 驻波实际上也是相干叠加结果。驻波实现条件, 入射波和反射波相干叠加而且发射面和发射面之间距离恰好等于半波长整数倍, 实现驻波。一旦实现驻波, 不再是一个波动表示式而是一个振动表示式, 各个质元振动状态就完全确定。极大值地方一直是极大值, 极小值地方一直是极小值。极大值地方称为波腹, 极小值地方称为波节。波腹和波腹或波节和波节之间距离就是半个波长。实现了驻波, 测量出波腹和波腹或波节和波节之间距离, 也就测量出了波长。
（5）相位比较法测量波长就更简单了, 我们知道, 波传输是振动状态传输, 是能量传输, 是相位传输。也就是说相位伴随传输距离不停改变。当传输距离是波长整数倍时, 相位改变恰好是2π整数倍。换句话说, 相位每改变2π一个周期, 传输距离恰好改变一个波长λ。假如我们经过某种方法观察相位2π一个周期时, 测量出传输距离改变, 就是一个波长。
（6）我们今天试验是测量声波传输速度, 所以称为声速测量。要想测量声速, 就要实现声波, 就要有声源。常见声源就是大家熟知扬声器, 喇叭, 日常生活中使用很多。
不过, 我们今天使用不是声波而是超声波, 声源是压电陶瓷换能器。压电陶瓷元件能够实现机械压力和电信号相互转换, 当两端加上电信号时产生压力; 当两端加上压力时产生电信号。压电陶瓷换能器, 这个名词大家听起来可能陌生, 但压电陶瓷这种元件在日常生活中应用大家一点也不陌生, 比如家庭燃气灶电子打火装置, 气体打火机点火装置, 采取全部是压电陶瓷元件, 这些应用是实现压力到电转换。
我们今天压电陶瓷两个方向转换全部用到了。压电陶瓷换能器作为超声波发射时, 两端加上改变电信号, 压力改变, 产生振动, 带动周围空气振动, 产生超声波向外发射; 作为超声波接收时, 声波作用在压电陶瓷元件上, 有声压, 压力作用, 产生改变电信号, 经过测量改变电信号就能够知道声波改变情况。
这也是非电量电测技术, 是实现智能化测量基础, 也是现代测量技术基础。
（7）今天我们试验怎么样经过驻波法和相位比较法测量波长, 下面结合试验仪器具体说明。
（8）我们今天试验仪器也很整装, 只有三个仪器。
（9）函数信号发生器, 实际上就是一个交