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《超聲波干涉方法測量聲速實驗的研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、超聲波干涉方法測量聲速實驗的研究王夢嬌（14B14226）（東南大學南京210000）摘要:對共振干涉法測ft聲速進行了簡要介紹。詳細分析丫共振干涉法產(chǎn)生誤差的原因。結合相應的實驗數(shù)據(jù)的分析和對誤差來源的忍考提出了一些減小誤差的措施。關鍵詞：聲速；共振千涉法；誤差來源；減小措施UltrasonicinterferencemethodformeasurementofthespeedofsoundWangMengjiao(SoutheastUniversityNanjing210000)Abstract:Inthisarticle,wehaveabriefintroduceto
2、theresonantcoherentmethodofmeasuringthevelocityofsound.Wecarefullyanalyzethereasonsthatresultintheexperimentaldeviation.Combiningsomeexperimentaldataandreflectionsontheerrorsources，wcproposesomemethodstoreducetheexperimentaldeviation.keywords:thevelocityofsound;resonantcoherentmethod;error
3、sources;methodstoreduce聲波是在介質(zhì)中傳播的一種機械波。對于聲波特性的測量（如頻率、波速、波長、聲壓衰減、相位等）是聲學應用技術中的主要內(nèi)容。特別是聲速測量，在聲波定位、探傷、測距等應川中具有重要意義。在物理實驗中，進行聲速測量一般采用超聲波，這是因力超聲波具有定向好、波長短的特點。采用的方法一般為干涉法。本文結合實驗數(shù)據(jù)，分析了誤差產(chǎn)生的原W，并對如何減小聲速測量的測量誤差，提高測量的精確度進行了研討。作者簡介：王夢嬌（1996-），女，本科在讀。402091616@qq.com1實驗原理如圖1所示，使用信號發(fā)生器，將固定幅值的正弦電壓信號輸給超聲聲
4、速測量儀，超聲聲速測量儀是利用壓電體的逆壓電效應，在信號發(fā)生器的交變電壓作用下，使壓電體產(chǎn)生機械振動，激發(fā)岀超聲波，在空氣屮傳播。由發(fā)射器發(fā)出的波近似平面波，經(jīng)接收器反射后，波將在兩端面間來冋反射并疊加，疊加的波討近似看作具有駐波加行波的特性，巾縱波的性質(zhì)可知，當接收器端而按振動的位移來說處于波節(jié)時，則按聲壓來說是處于波腹。當發(fā)生共振吋，接受端畫近似為波節(jié)，接受到的聲壓最大，經(jīng)接收器轉換成的電信號也最大，在示波器上顯示的正弦電壓圖形幅位最大。聲壓的變化和接收器位賈的關系可以從通過聲速測S儀上渦輪桿配合，移動精度為0.01mm移動裝罝確定。移動換能發(fā)射器，改變發(fā)射器與接收器之
5、間的距離，到某個共振位置吋，示波器上顯示最強的信號吋，立即進行定位，繼續(xù)移動發(fā)射器，示波器乂顯示最強信號，再次定位。則兩次共振之間的定位距離之差為半波長。但隨著發(fā)射器與接收器之間的距離增加。信號有所衰減，示波器上顯示的正弦電壓圖形最大值并不是一個固定值，而是依次逐漸減小的。如圖2所示。圖1共振十涉法裝.胃.圖圖2極值波形圖測量結果的影響.聲知信號呼信號發(fā)豐器，輸出正弦波信號，送至裊射器，將*信號轉fe為機械振動’發(fā)射出超聲波。當信號發(fā)生器輸出的正弦波頻率等于發(fā)生器的同有頻率，則產(chǎn)生諧振，發(fā)生器的振動最強，產(chǎn)生的超聲波能量最大。但當信號發(fā)生器輸出的正弦波頻率不穩(wěn)定，出現(xiàn)漂移時
6、，必然使發(fā)射器的振動頻率和強度也發(fā)生變化，從而使產(chǎn)生的波能量強度也隨之減少。因為諧振時，振動最強，信號發(fā)生器輸出信號頻率漂移時，使發(fā)射器工作在非諧振狀態(tài)，所以產(chǎn)生的超聲波強度就變小，同吋因頻率變化而導致波長發(fā)生變化，共振干涉點的位置，也發(fā)生變化，接收器就難以找到確切的共振干涉點，測量結果就有更大的誤差。一般的信號發(fā)生器輸出頻率的相對誤差為1%，發(fā)射器的同有頻率在40K赫茲左右，所以絕對誤差為400赫茲左右，可見，產(chǎn)生的影響是較大的。用共振干涉法或相位比較法測量超聲波的速度，均與頻率或波長有關，所以要提高測量結果的精確度，須用性能較好的輸岀頻率穩(wěn)定的信號發(fā)生器。2.2示波器的
7、靈敏度對測量結果的影響接收器接收到的超聲波，轉換為電信號后，送往示波器加在y偏轉板上，從而顯示超聲波的波形和幅度。當接收器接收到超聲波強度的大小發(fā)生微小變化時，示波器能否反映出來，就取決于示波器y偏轉的靈敏度和幅度線性。示波器的靈敏度越高,幅度線性越好，就越能反映超聲波強度大小的微小變化，測量結果也就越精確。但由于波形幅度受示波器顯示屏大小及幾何尺寸的制約，不能超過屏幕的最大尺、h否則就無法觀察和比較波形和幅度，所以Y偏轉增益不能過大。一般示波器的最高靈敏度為lmV/div，誤差為10%。解決的辦法是將幅度調(diào)到剛好
