文档介绍：超声波声速的测量
第1页，共30页，编辑于2022年，星期三
目 录
二、实验目的
三、实验原理
1、谐振频率的测量
2、声速测量的方法
１）共振干涉法
２）相位比较法
一、声波研究的应用
四、实验内容
谐振频率的调节
根据示波器显示的波形幅度确定换能器（发射端）激励信号频率。改变信号发生器的频率时，看到…
参数测量：
谐振频率：
室温：
四、实验内容
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2、声速测量的方法
本实验是对超声波波速的测量。测量声速最简单、最有效的方法之一是利用声速v 、振动频率 f 和波长 λ 之间的基本关系，即
测量波长λ有两种方法：
１）．相位比较法
２）．共振干涉法
本实验在换能器谐振状态下进行声速的测量，振动频率f即为所用换能器的谐振频率
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1）．相位比较法
波是振动状态的传播，也可以说是相位的传播。沿传播方向上的任何两点，其振动状态相同,即同相(相位差为0或者说其相位差为2π的整数倍)，两点间的距离 l 应等于波长λ的整数倍，即
(n为正整数)
利用这个公式可测量波长。
注：声波是纵波，图以横波示例，为清楚说明物理量的关系。
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位相比较法测声速装置示意图
相位比较法接线图
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示波器CH1和CH2分别接换能器发射端和接收端，示波器的
“扫描信号周期”选择“X-Y”档，当改变换能器之间的距离时……
相位比较法信号输出
两个同斜率直线所对应的换能器间距为一个波长λ 。
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两路电信号的合成—李萨如图形
当两路信号同时输入示波器时，荧光屏上将显示两个同频率相互垂直的简谐振动的叠加图—李萨如图
两路信号相位差为π/4 。
两路信号相位差为0或2π整数倍 。
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相位比较法数据处理
（1）记录半波长数据
李萨如图形
接受头位置
Ｌ１
Ｌ２
Ｌ３
Ｌ４
Ｌ４
Ｌ５
Ｌ６
Ｌ７
Ｌ９
Ｌ９
Ｌ10
Ｌ11
Ｌ12
卡尺读数（cm）
接收头位置
接收头位置
(cm)
（cm）
（cm）
（cm）
（２）使用逐差法处理数据
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2）．共振干涉法
共振干涉法也称驻波法。发射器发出的声波近似于平面波。经接收器反射后，波将在两端面间来回反射,并且叠加。当两个换能器之间的距离等于半波长的整数倍时发生共振，产生共振驻波现象，波幅达到极大。
由纵波的性质可以证明，振动位移处于波节时，则声压是处于波腹，此时产生的电信号最强。
返
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共振干涉法接线图
共振干涉法测声速装置示意图
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将压电陶瓷换能器的接收端接入示波器的CH1／CH2通道，
当改变换能器之间的距离时……
共振干涉法信号输出
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共振干涉法数据处理
参照相位比较法自拟
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五、实验仪器
本实验使用的仪器主要有：声速测量仪、信号发生器和示波器。
声速测量仪由压电陶瓷换能器（声压与电压之间的转换）、带有标尺的底座和读数装置（波长的测量）组成；
信号发生器用来产生超声波；
示波器用来观察超声波的振幅、相位和频率。
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超声声速测量仪
使用超声声速测量仪进行测量时注意避免空程差.
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示波器面板
开关
图形水平调节
图形垂直调节
图形垂直调节
亮度
聚焦
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INPUT输入调至AC/DC
INPUT输入调至AC/DC
触发MODE选择A