《超聲聲速儀測聲速》PPT課件

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1、超聲聲速儀測聲速曹海燕有關聲波研究的應用和發(fā)展1、聲音與我們的生活2、聲速測量的目的3、聲速測量的發(fā)展1、聲音與我們的生活自然界中充滿了各種各樣的聲音：收音機里播放的悅耳音樂聲，飛機掠過長空時擾人的噪聲，狂風的呼嘯聲，海禱的怒吼聲，爽朗的歡笑聲，歡暢的交談聲，……等等，在日常生活中處處都可以聽到?？梢娐曇襞c我們的生活是密切相關的。人類對聲學的研究最早可以追溯到公元前580年埃及人畢達哥拉斯。而古希臘人亞里士多德接觸到聲學理論，他持有關于空氣的運動性質(zhì)構(gòu)成聲音的正確思想，并且他還知道，如果管的長度加倍，則管內(nèi)的振動就要花兩倍的時間。今天人們對聲音的研究，從語音聲學

2、、生理聲學、建筑聲學、環(huán)境聲學、水聲學、超聲學等等，遍及各個領域。牛頓在他的《原理》中對聲速作了理論推導，但實驗的結(jié)果與此并不相符，牛頓推測了實驗值和理論值之間不一致的原因。但是，真正的解釋是在過了一個世紀之后由拉普拉斯(1749—1827)做的。牛頓沒有考慮到由于壓縮變熱和稀疏致冷引起的彈性變化。特別值得一提的是次聲波，次聲波指的是頻率在0.0001赫茲至20赫茲之間的波。雖然我們的耳朵聽不見它，在我們周圍由自然和人工產(chǎn)生的次聲波也很多。如火山爆發(fā)、地震、流星爆炸、極光、雷電、磁暴、臺風、龍卷風、晴空湍流、風暴、海浪、電離層擾動、核爆炸、火箭發(fā)射、大炮、化學爆

3、炸、飛機、火車、高速行駛中的汽車、某些大型工廠、高樓、風吹過高山等等，都會在一定的條件產(chǎn)生次聲波。雖然早在上百年前就首次記錄到了次聲波，可是人們次對聲的認識卻沒有多大進展。到近二十年來，科學技術(shù)有了飛躍的發(fā)展，人們對自然界中次聲現(xiàn)象及次聲傳播規(guī)律的認識才有了較大提高．它的應用前景是很廣闊的，大致可分為下列幾個方面：預測自然災害性事件；通過測定次聲波受大氣其他波動的影響結(jié)果；探測氣象運動的性質(zhì)和規(guī)律；生物學以及核爆炸、火箭發(fā)射的影響等。2、聲速測量的目的聲學測量和分析是人們認識聲學問題本質(zhì)的一種手段。通過必要的測量和分析可以對聲學有定量概念，從而了解其規(guī)律性。聲學

4、測量通常是指先用電聲(或機電)換能器把聲波(或振動)轉(zhuǎn)換成相應的電信號，然后用電子儀表放大到一定的電壓，再進行測量與分析的技術(shù)以及有關聲學儀器的工作原理．3、聲速測量的發(fā)展二十世紀以來，聲學測量技術(shù)發(fā)展很快．目前聲學儀器有較大發(fā)展，并具有高保真度，如寬的頻范圍和動態(tài)范圍，小的非線性畸變和良好的瞬態(tài)響應等。過去，測量聲波和振動的儀表都是模擬式電子儀表，測量的速度和準確度受到一定的限制。六十年代初。出現(xiàn)了數(shù)字式儀表，直接采用數(shù)字顯示，提高了測量時讀數(shù)的準確度。由于計算技術(shù)和高質(zhì)量、低功耗的大規(guī)模集成電路的發(fā)展，人們已能用由微處理機控制的自動測量代替逐點測量，使許多需

5、要事后計算的聲學測量和分析工作可以用微計算機實時運算。以微處理機為中心的測量儀器，不但實現(xiàn)了小型化、多功能，而且由于采用了快速博里葉換算法從而實現(xiàn)了實時分析。同時也出現(xiàn)了一些新的聲學測量和分析方法，例如實時頻譜分析，聲強測量，聲源鑒別，瞬態(tài)信號分析，相關分析等。今后聲學測量的任務是采用新的測量技術(shù)，提出新的測量力法，使用自動化數(shù)字式儀器，以提高測量的淮確度和速度。回顧歷史，可以看到，在發(fā)展經(jīng)典聲學的過程中，許多研究工作是直接用人耳來聽聲音的。直到本世紀，發(fā)展了無線電電子學，才使聲波的測量采用了電聲換能器和電子測量儀器。高性能的測量傳聲器、頻譜分祈儀和聲級記錄器實

6、現(xiàn)了聲信號的聲壓級測量，頻譜分析和聲情號特性的自動記錄；從而可以測量各種不同頻率、不同強度和波形的聲波，擴展了聲學的研究范圍，促進了近代聲學的發(fā)展?？梢云谕?，計算技術(shù)和大規(guī)模集成電路的發(fā)展，微計算機和微處理機在聲學工作中的應用，必將促使近代聲學進一步發(fā)展．實驗目的1、學習用共振干涉法和相位比較法測定空氣中的聲速。加深對共振、振動合成、波的干涉等理論2、了解壓電換能器的功能及超聲波的產(chǎn)生、發(fā)射、傳播和接受原理3、熟悉低頻信號函數(shù)發(fā)生器、模擬示波器的使用使用方法。三、聲速的測量原理1.振幅法一、聲速的特點二、實驗原理2.相位法四、實驗儀器五、實驗內(nèi)容1.聲速測量儀2

7、.壓電傳感器3.模擬示波器4.函數(shù)信號信號發(fā)生器六、數(shù)據(jù)處理一、聲速的特點頻率在20～20000Hz的聲振動在彈性媒質(zhì)中所激起的縱波稱聲波。聲波是一種機械波。頻率超過20000Hz的聲波稱為超聲波。聲波的頻率、波長、速度、相位等是聲波的重要特性。聲波在空氣中的傳播速度與聲波的頻率無關，只取決于空氣本身的性質(zhì)，因此有γ-絕熱系數(shù)，R-摩爾氣體常數(shù)，μ-空氣分子的摩爾質(zhì)量，T-絕對溫度由此可見，氣體中的聲速v和溫度T有關，還與比熱比γ及摩爾質(zhì)量μ有關，后兩個因素與氣體成分有關。因此，根據(jù)測定出的聲速還可以推算出氣體的一些參量。在標準狀態(tài)下，0oC時，聲速為vo＝33

8、1.45m／s，顯然在t