文档介绍：超声声速测定
声波特性的测量，如频率、波长、声速、声压衰减、相位等，是声波检测技
术中的重要内容。特别是声速的测量，不仅可以了解媒质的特性而且还可以了解
媒质的状态变化，在声波定位、探伤、测距等应用中具有重要的实用意义。例 L 等于半波长的整
数倍，驻波的幅度达到极大；同时，在接收面上的声压波腹也相应地达到极大值。通过压电转换，
产生的电信号的电压值也最大（示波器显示波形的幅值最大） 。因此，若保持频率不变，通过测
量相邻两次接收信号达到极大值时接收面之间的距离 ΔL，即可得到该波的波长 λ（λ=2Δx），并用
f 计算出声速。
3. 压电陶瓷换能器
压电陶瓷换能器是由压电陶瓷片和轻重两种金属组成。正负电极片
后盖反射板 压电陶瓷片 辐射头
图 4-5-4 纵向换能器的结构
压电陶瓷片是由一种多晶结构的压电材料（如石英、锆钛酸铅陶瓷等），在一定温度下
经极化处理制成的。它具有压电效应，即受到与极化方向一致的应力T 时，在极化方向上产
生一定的电场强度 E 且具有线性关系： E g T ,即力→电，称为正压电效应；当与极化方
向一致的外加电压U 加在压电材料上时，材料的伸缩形变 S 与U 之间有简单的线性关系：
S d U ，即电→力，称为逆压电效应。其中 g 为比例系数， d 为压电常数，与材料的性质
有关。由于 E 与T ， S 与U 之间有简单的线性关系，因此我们就可以将正弦交流电信号变
成压电材料纵向的长度伸缩，使压电陶瓷片成为超声波的波源。即压电换能器可以把电能转
换为声能作为超声波发生器，反过来也可以使声压变化转化为电压变化，即用压电陶瓷片作
为声频信号接收器。因此，压电换能器可以把电能转换为声能作为声波发生器，也可把声能
转换为电能作为声波接收器之用。
压电陶瓷换能器根它的据 工作方式， 可分为纵向(振动)换能器、径向(振动)换能器及弯
曲振动换能器。图 4-5-4 所示为纵向换能器的结构简图。
【实验内容及步骤】
接通电源，信号源自动工作在连续波方式，选择的介质为空气的初始状态，预热 15min。
声速测试仪和声速测试仪信号源及双踪示波器之间的连接如图 4-5-2 所示。
1）测试架上的换能器与声速测试仪信号源之间的连接
信号源面板上的发射端