超声波传播速度的测量.ppt

超声波传播速度的测量,一、实验目的,1.用相位比较法测量声速； 2.用共振干涉法测量声速； 3.通过实验了解作为传感器的压电陶瓷的功能。,二、实验仪器,SV-DH系列声速测试仪 SVX-5型声速测试仪信号源 双踪示波器(20MHz)。,三、实验原理,1.声 波 频率介于20Hz20kHz的机械波振动在弹性介质中的传播就形成声波 介于20kHz500MHz的称为超声波,2.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。 1）正压电效应 :当压电陶瓷片两端受到应力作用时，两端面间将产生电场强度E，这就是压电效应 2）逆压电效应 :当压电陶瓷片两端外加电压时，陶瓷片将产生伸缩形变，这就是逆压电效应,3.声速测量 根据声波各参量之间的关系可知： 其中v为波速，为波长，f为频率。,4.测量装置,5.驻波共振法 入射波 ： 反射波： 驻波方程： 当 形成驻波共振 ，任意两个相邻的共振态之间，S2的 位移为,6.相位法： 置示波器功能于XY方式，合成振动方程为： 发射波和接收波之间产生相位差： 相位差从0 1800 变化，李萨如图形 分别为： 改变S1和S2之间的距离L，相当于改变了发射波和接收波之间 的相位差，荧光屏上的图形也随L不断变化。显然，当S1、S2 之间距离改变半个波长 ，则相位差改变1800。,四、实验步骤,1.声速测试仪系统的连接与调试 2.共振频率的调试测量 3.用相位比较法(李萨如图形)测量波长 4.干涉法(驻波法)测量波长,五、注意事项,换能器发射端与接收端间距一般要在5cm以上测量数据，距离近时可把信号源面板上的发射强度减小，随着距离的增大可适当增大； 示波器上图形失真时可适当减小发射强度； 测试最佳工作频率时，应把接收端放在不同位置处测量5次，取平均值。,