超声声速的测量（超声声速的测量实验报告总结）

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超声声速的测定

实验目的

1.了解超声波的发射和接收方法。

2.加深对振动合成、声速声声速的实验波动干涉等原理知识的量超理解。

3.掌握用驻波法和相位法测量声速。报告

4.掌握正确使用示波器观测波形振幅和相位变化的总结测量方法。

5.掌握使用逐差法处理实验数据的超声测量方法。

实验仪器

本实验的声速声声速的实验主要仪器有：示波器、信号发生器和声速仪，量超实验室中的报告真实仪器如下图所示：

实验原理

由波动理论可知，波速与波长、总结频率有如下关系：只要知道频率和波长就可以求出波速。本实验通过低频信号发生器控制换能器，信号发生器的输出频率就是声波频率。声波的波长用驻波法（共振干涉法）和行波法（相位比较法）测量。下图是超声波测声速实验装置图。

超声声速的测定仪读数方式

超声声速测定仪读数公式：V=fx入，计算声速。超声声速测定仪读数公式：V=fx入，计算声速，用驻波法(或共振千涉法）测声速。超声波测速适合作流动物质中含有较多杂质的流体的流速测量，超声多谱勒法只是其中一种 ，还有频差法和时差法等等。

声速的测定实验原理

声速的测定实验原理是由于超声波具有波长短,易于定向发射、易被反射等优点。在超声波段进行声速测量的优点还在于超声波的波长短,可以在短距离较精确的测出声速。

超声波的发射与接收一般通过电磁振动与机械振动的相互转换来实现,最常 见的方法就是利用压电效应与磁致伸缩效应来实现的。本实验采用的就是压电陶瓷制 成的换能器(探头),这种压电陶瓷可以在机械振动与交流电压之间双向换能。

声速的测量简单最、最有效的方法之一是利用声速v 、振动频率f和波长λ之间的基本关系，即实验时用结构相同的一对（发射器和接收器）超声压电陶瓷换能器，来作声压与电压之间的转换。

利用示波器观察超声波的振幅和相位，用振幅法和相位法测定波长，由示波器直接读出频率f。

（一）谐振频率超声压电陶瓷换能器是实验的关键部件，每对超声压电陶瓷换能器都有其固有的谐振频率，当换能器系统的工作频率处于谐振状态时，发射器发出的超声波功率Z大，是Z佳工作状态。

（二）振幅法，由发射器发出的声波近似于平面波。经接收器反射后，波将在压电陶瓷换能器的两端面间来回反射并且叠加。当两个换能器之间的距离等于半波长的整数倍时发生共振，产生共振驻波现象，波幅达到极大。

由纵波的性质可以证明，振动位移处于波节时，则声压是处于波腹。接收器端面近似为一波节，接收到的声压Z大，经接收器转换成的电信号也Z强。声压变化和接收器位置的关系可从实验中测出，当接收器端面移动到某个共振位置时，示波器上会出现Z强的电信号，如果继续移动接收器，将再次出现Z强的电信号，两次共振位置之间的距离即为1/2λ 。

简述超声波声速测定的方法有哪些

声速测量的方法 方法1：测量声音的速度还有一种利用回音来测量的方法：所谓回声，就是声音在传播的过程中碰到高大的障碍物被反射了回来，那么我们就可以根据这样的原理，站在离高墙较远的地方(事先测出你到高墙的距离）大声地喊一下，在你喊的同时按下秒表，当你听到自己的回声再按一下秒表，这样一来，你的喊声从你那儿到高墙打了一个来回，你只要把上面说的你跟高墙的距离除以测得的时间的一半，这声音的速度也就出来了（这里要注意的是因为人能分辨出自己的回声的时间间隔要超过0.1秒，声音有传播速度是340米每秒，所以你与墙的距离，至少不得少于17米才行,而且中间还不能有障碍物）。 二、现代大学实验室中测量方法 测量声速最简单、最有效的方法之一是利用声速v 、振动频率f和波长λ之间的基本关系，即实验时用结构相同的一对（发射器和接收器）超声压电陶瓷换能器，来作声压与电压之间的转换。利用示波器观察超声波的振幅和相位，用振幅法和相位法测定波长，由示波器直接读出频率f。 方法1：:共振干涉法 由发射器发出的声波近似于平面波。经接收器反射后，波将在压电陶瓷换能器的两端面间来回反射并且叠加。当两个换能器之间的距离等于半波长的整数倍时发生共振，产生共振驻波现象，波幅达到极大。由纵波的性质可以证明，振动位移处于波节时，则声压是处于波腹。接收器端面近似为一波节，接收到的声压最大，经接收器转换成的电 信号也最强。声压变化和接收器位置的关系可从实验中测出，当接收器端面移动到某个共振位置时，示波器上会出现最强的电信号，如果继续移动接收器，将再次出现最强的电信号，两次共振位置之间的距离即为1/2λ 。 方法2：相位比较法 波是振动状态的传播，也可以说是相位的传播。沿传播方向上的任何两点，其振动状态相同，或者说其相位差为2π的整数倍时两点间的距离应等于波长λ的整数倍，利用这个公式可测量波长。由于发射器发出的是近似于平面波的超声波，当接收器端面垂直于波的传播方向时，其端面上各点都具有相同的相位。沿传播方向移动接收器时，总可以找到一个位置使得接收到的信号与发射的信号同相。移过的这段距离必然等于超声波的波长λ 。为了判断相位差并且测定波长，可以利用双踪示波器直接比较发射的信号和接收的信号，同时沿传播方向移动接收器寻找同相点。也可以利用利萨如图形寻找同相时椭圆退化为斜直线的点。 方法3：时差法 即用比传统方法更精确的仪器测出声波传播一定距离所用的时间

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