声速测量 超声波.ppt

超声声速的测定 2022/12/18超声声速的测定预习提要实验要求与目的实验装置实验原理实验内容数据记录与处理思考题补充材料超声声速的测定 2022/12/18v 压电换能器的工作原理压电换能器的工作原理v 共振干涉法和相位比较法测声速的原理共振干涉法和相位比较法测声速的原理v 示波器的调整与使用示波器的调整与使用v 逐差法处理数据的方法逐差法处理数据的方法v 设计待测量的数据记录表格设计待测量的数据记录表格 预预 习习 提提 要要超声声速的测定 2022/12/18v 了解超声波产生和接收原理，学习测量空了解超声波产生和接收原理，学习测量空 气中声速的方法气中声速的方法v 熟悉示波器的使用熟悉示波器的使用v 学习用逐差法进行数据处理学习用逐差法进行数据处理v 用共振干涉法和相位比较法测量空气中的用共振干涉法和相位比较法测量空气中的 超声声速超声声速 实验要求与目的实验要求与目的超声声速的测定 2022/12/18超声声速测定仪超声声速测定仪发射换能器发射换能器接收换能器接收换能器信号发生器信号发生器频率计频率计示波器示波器YS2S1 共振干涉法实验装置共振干涉法实验装置（相位比较法只需将信号发生器输出的信号加在示波器的（相位比较法只需将信号发生器输出的信号加在示波器的X端）端）实实 验验 装装 置置超声声速的测定 2022/12/18 共振干涉法（驻波法）共振干涉法（驻波法）S1发射S2反射干涉而成驻波LLp波腹波节S2表面声压与其位置的关系 实实 验验 原原 理理超声声速的测定 2022/12/18 实实 验验 原原 理理结论：每两个相临波腹（波节）间的距离为超声声速的测定 2022/12/18 相位比较法（行波法）相位比较法（行波法）S1发射S2反射干涉而成驻波L：传播时间；：角频率；：相位差；实实 验验 原原 理理超声声速的测定 2022/12/18接X通道,接Y通道，移动 实实 验验 原原 理理结论：每次出现重复图形得到如下李萨如图形：移动的距离为超声声速的测定 2022/12/181)按实验装置图接线，使发射头和接收头的端面尽量平行2)共振频率，调整函数发生器的输出频率，使接收头输出的电信号幅度最大3)共振干涉法测波长，记录示波器上波形相继出现10个极大值所对应的接收头的坐标4)相位比较法测波长，记录示波器上图形相继出现10个相同李萨如图形时所对应的接收头的坐标 实实 验验 内内 容容超声声速的测定 2022/12/181.逐差法计算波长，得到超声波传播速度2.计算超声波在空气中传播速度的公认值，求出两种测量方法得到的v的相对误差E3.计算不确定度 数据记录与处理数据记录与处理超声声速的测定 2022/12/181 逐差法处理数据的优点是什么？2 为什么换能器要在谐振频率条件下进行声速测量？3 如何用本实验中的方法测量声速在媒质（如液体和固体）中的传播速度？思思 考考 题题超声声速的测定 2022/12/18 思考题解答参考思考题解答参考1 逐差法处理数据的优点是充分利用测量数据，并对数据有取平均的效果。2 当输入电信号的频率为谐振频率时，压电换能器产生机械谐振，此时产生的声波幅度最大；当外力的频率等于谐振频率时，压电换能器产生机械谐振，此时得到的电信号最强。3 将压电换能器的发射端和接收端之间用该媒质填充，超声波在媒质中的传播使得媒质在波节和波腹处分布的稀疏不同，相当于一个光栅，再用一束激光照射，观察其衍射条纹分布，以测得超声波在媒质中传播的波长。超声声速的测定 2022/12/18 补充材料补充材料1 压电换能器简介 有些物质在沿一定方向受到压力或拉力作用而发生形变时，其表面会产生电荷，去掉外力时又回到不带电状态，这种现象叫做压电效应；具有该效应的物质为压电材料；利用压电材料的压电效应制成的换能器叫做压电换能器。2示波器的调整（略）33 示波器通道信号频率变化与李萨如图形