声速测定实验.docx

文档介绍：声速测定实验
声波是一种在弹性媒质中传播的机械波。声波在媒质中传播时，声速，声衰减等诸多参 量都和媒质的特性与状态有关，通过测量这些声学量可以探知媒质的特性及状态变化。例如， 通过测量声速可求出固体的弹性模量；气体、液体的比重、成分等参量器TR接实验装置超声发射（定子），相应示波器接口 MT接示波器
CH1通道，用于观察发射波形；输入端接收器器RE接实验装置超声接收（动子）相 应示波器接口 MR接示波器CH2通道，用于观察接收波形。
在接通市电开机后，显示欢迎界面后，自动进入按键说明界面。按确认键后进入工 作模式选择界面，可选择驱动信号为连续正弦波工作模式（共振干涉法与相位比较法） 或脉冲波工作模式（时差法）；在工作模式选择界面中选择驱动信号为连续正弦波工 作模式，在连续正弦波工作模式中使信号源工作预热15 分钟。
调节驱动信号频率到压电陶瓷换能器系统的最佳工作点
只有当发射换能器的发射面与接收换能器的接收面保持平行时才有较好的系统 工作效果。为了得到较清晰的接收波形， 还须将外加的驱动信号频率调节到发射换 能器的谐振频率点处时，才能较好的进行声能与电能的相互转换，以得到较好的实 验效果。
按照调节到压电陶瓷换能器谐振点处的信号频率估计一下示波器的扫描时基并 进行调节，使在示波器上获得稳定波形。以目前使用的换能器的标称工作频率而言， 时基选择在 5-20us/div 会有较好的显示效果。
超声换能器工作状态的调节方法如下：在仪器预热15 分钟并正常工作以后，首 先将接收端大致调整到标尺中间位置，然后调节声速测定仪信号源输出电压（10— 15Vpp之间），调整信号频率（在30—45kHz），使接收端接收到的信号幅值最大；然 后频率不变，在该位置左右微调接收端位置，接收到的信号幅值最大；最后保证接 收端位置不变，微调频率，接收到的信号幅值最大。此时该频率即可作为压电陶瓷 换能器系统的最佳工作频率点。
用共振干涉法测量空气中的声速
按步骤 ，并保持在实验过程中不改变调谐频率。
将示波器设定在扫描工作状态，扫描速度约为lOus /格，信号输入通道输入调节旋 钮约为IV/格（根据实际情况有所不同），并将发射监测输出信号输入端设为触发信号 端。
信号源选择连续波（Sine-Wave）模式，建议设定发射增益为2档、接收增益为2档， 或根据实际波形增减增益。
摇动超声实验装置丝杆摇柄，在发射器与接收器距离为5厘米附近处，找到共振位 置（振幅最大），作为第1 个测量点并记录读数。摇动摇柄使接收器远离发射器，每到共
振位置均记录位置读数，共记录10组数据于表 1
共振干涉法测量空气中的声速 谐振频率f0= kHz 温度T=—°C
测量次数i
1
2
3
4
5
入
平均
位置Li(mm)
测量次数i
6
7
8
9
10
位置Li(mm)
波长入i(mm)
表 1 共振干涉法测量空气中的声速 接收器移动过程中若接收信号振幅变动较大影响测量，可调节示波器的通道增益旋 钮，使波形显示大小合理。
用相位比较法测量空气中的声速
，并保持在实验过程中不改变调谐频率。
信号源选择连续波