超聲波聲速的測量實驗報告

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1、為了適應(yīng)公司新戰(zhàn)略的發(fā)展，保障停車場安保新項目的正常、順利開展，特制定安保從業(yè)人員的業(yè)務(wù)技能及個人素質(zhì)的培訓(xùn)計劃超聲波聲速的測量實驗報告　　物理實驗報告　　姓名：專業(yè)：班級：學(xué)號：　　實驗日期：實驗教室：5107指導(dǎo)教師：一、【實驗名稱】超聲波聲速的測量　　二、【實驗?zāi)康摹?、了解聲速的測量原理　　2、學(xué)習(xí)示波器的原理與使用　　3、學(xué)習(xí)用逐差法處理數(shù)據(jù)　　三、【儀器用具】1、SV-DH-3型聲速測定儀段　　2、雙蹤示波器　　3、SVX-3型聲速測定信號源　　四、【儀器用具】　　1.超聲波與壓電陶瓷換能器　　頻率20Hz-20kHz的機(jī)械振動在彈性

2、介質(zhì)中傳播形成聲波，高于20kHz稱為超聲波，超聲波的傳播速度就是聲波的傳播速度，而超聲波具有波長短，易于定向發(fā)射等優(yōu)點，聲速實驗所采用的聲波頻率一般都在20～60kHz之間。在此頻率范圍內(nèi)，采用壓電陶瓷換能器作為聲波的發(fā)射器、接收器效果最佳?！　『笊w反　　壓電陶瓷片輻射頭正負(fù)電圖1縱向換能器的結(jié)構(gòu)簡圖目的-通過該培訓(xùn)員工可對保安行業(yè)有初步了解，并感受到安保行業(yè)的發(fā)展的巨大潛力，可提升其的專業(yè)水平，并確保其在這個行業(yè)的安全感。為了適應(yīng)公司新戰(zhàn)略的發(fā)展，保障停車場安保新項目的正常、順利開展，特制定安保從業(yè)人員的業(yè)務(wù)技能及個人素質(zhì)的培訓(xùn)計劃　　壓電陶

3、瓷換能器根據(jù)它的工作方式，分為縱向換能器、徑向換能器及彎曲振動換能器。聲速教學(xué)實驗中所用的大多數(shù)采用縱向換能器。圖1為縱向換能器的　　結(jié)構(gòu)簡圖?！　?.共振干涉法測量聲速　　假設(shè)在無限聲場中，僅有一個點聲源S1和一個接收平面。當(dāng)點聲源發(fā)出聲波后，在此聲場中只有一個反射面，并且只產(chǎn)生一次反射。　　在上述假設(shè)條件下，發(fā)射波ξ1=Acoscos，你從示波器顯示上會發(fā)現(xiàn)，當(dāng)S2在某此位置時振幅有最小值。根據(jù)波的干涉理論可以知道：任何二相鄰的振幅最大值的位置之間的距離均為λ/2　　?！　榱藴y量聲波的波長，可以在一邊觀察示波器上聲壓振幅值的同時，緩慢的改變

4、S1和S2之間的距離。示波器上就可以看到聲振動幅值不斷地由最大變到最小再變到最大，二相鄰的振幅最大之間的距離為λ/2；S2移動過的距離亦為λ/2。超聲換能器S2至S1之間的距離的改變可通過轉(zhuǎn)動鼓輪　　來實現(xiàn)，而超聲波的頻率又可由聲速測試儀信號源頻率顯示窗口直接讀出?！　D3用李薩如圖觀察相位變化目的-通過該培訓(xùn)員工可對保安行業(yè)有初步了解，并感受到安保行業(yè)的發(fā)展的巨大潛力，可提升其的專業(yè)水平，并確保其在這個行業(yè)的安全感。為了適應(yīng)公司新戰(zhàn)略的發(fā)展，保障停車場安保新項目的正常、順利開展，特制定安保從業(yè)人員的業(yè)務(wù)技能及個人素質(zhì)的培訓(xùn)計劃　　在連續(xù)多次測量

5、相隔半波長的S2的位置變化及聲波頻率f以后，我們可運用測量數(shù)據(jù)計算出聲速，用逐差法處理測量的數(shù)據(jù)?！　?.相位法測量原理　　由前述可知入射波ξ1與反射波ξ2疊加，形成波束ξ3　　即ξ3=A1cos(2πx/λ)cosωt+A2cos為θ=2π△x/λ。如圖5所示。因此能通過示波器，用李薩如圖法觀察測出聲波的波長?！　?.時差法測量原理　　連續(xù)波經(jīng)脈沖調(diào)制后由發(fā)射換能器發(fā)射至被測介質(zhì)中，聲波在介質(zhì)中傳播，經(jīng)過t時間后，到達(dá)L距離處的接收換能器。由運動定律可知，聲波在介質(zhì)中傳播的速度可由以下公式求出：　　速度V=距離L/時間t　　圖4發(fā)射波與接收波　

6、　通過測量二換能器發(fā)射接收平面之間距離L和時間t,就可以計算出當(dāng)前介質(zhì)下的聲波傳播速度。　　五、【實驗內(nèi)容】　　1.儀器在使用之前，加電開機(jī)預(yù)熱15min。在接通市電后，自動工作在連續(xù)波方式，選擇的介質(zhì)為空氣的初始狀態(tài)?！　?.駐波法測量聲速?！　y量裝置的連接：　　圖5駐波法、相位法連線圖目的-通過該培訓(xùn)員工可對保安行業(yè)有初步了解，并感受到安保行業(yè)的發(fā)展的巨大潛力，可提升其的專業(yè)水平，并確保其在這個行業(yè)的安全感。為了適應(yīng)公司新戰(zhàn)略的發(fā)展，保障停車場安保新項目的正常、順利開展，特制定安保從業(yè)人員的業(yè)務(wù)技能及個人素質(zhì)的培訓(xùn)計劃　　如圖5所示，信號源

7、面板上的發(fā)射端換能器接口，用于輸出一定頻率的功率信號，請接至測試架的發(fā)射換能器；信號源面板上的發(fā)射端的發(fā)射波形Y1　　，請接至雙　　蹤示波器的CH1，用于觀察發(fā)射波形；接收換能器的輸出接至示波器的CH2　　測定壓電陶瓷換能器的最佳工作點　　只有當(dāng)換能器S1的發(fā)射面和S2的接收面保持平行時才有較好的接收效果；為了得到較清晰的接收波形，應(yīng)將外加的驅(qū)動信號頻率調(diào)節(jié)到換能器S1、S2的諧振頻率點處時，才能較好的進(jìn)行聲能與電能的相互轉(zhuǎn)換，以得到較好的實驗效果。按照調(diào)節(jié)到壓電陶瓷換能器諧振點處的信號頻率，估計一下示波器的掃描時基t/div，并進(jìn)行調(diào)節(jié)，使在示

8、波器上獲得穩(wěn)定波形?！　〕晸Q能器工作狀態(tài)的調(diào)節(jié)方法如下：各儀器都正常工作以后，首先調(diào)節(jié)發(fā)射強(qiáng)度旋鈕，使聲速測試儀信號源輸出合適的電壓，