超聲波傳播速度的測定.ppt

超聲波傳播速度的測量,一、實驗?zāi)康?1.用相位比較法測量聲速； 2.用共振干涉法測量聲速； 3.通過實驗了解作為傳感器的壓電陶瓷的功能。,二、實驗儀器,SV-DH系列聲速測試儀 SVX-5型聲速測試儀信號源 雙蹤示波器(20MHz)。,三、實驗原理,1.聲 波 頻率介于20Hz20kHz的機械波振動在彈性介質(zhì)中的傳播就形成聲波 介于20kHz500MHz的稱為超聲波,2.壓電陶瓷換能器 壓電陶瓷換能器是由壓電陶瓷片和輕重兩種金屬組成。 1）正壓電效應(yīng) :當(dāng)壓電陶瓷片兩端受到應(yīng)力作用時，兩端面間將產(chǎn)生電場強度E，這就是壓電效應(yīng) 2）逆壓電效應(yīng) :當(dāng)壓電陶瓷片兩端外加電壓時，陶瓷片將產(chǎn)生伸縮形變，這就是逆壓電效應(yīng),3.聲速測量 根據(jù)聲波各參量之間的關(guān)系可知： 其中v為波速，為波長，f為頻率。,4.測量裝置,5.駐波共振法 入射波 ： 反射波： 駐波方程： 當(dāng) 形成駐波共振 ，任意兩個相鄰的共振態(tài)之間，S2的 位移為,6.相位法： 置示波器功能于XY方式，合成振動方程為： 發(fā)射波和接收波之間產(chǎn)生相位差： 相位差從0 1800 變化，李薩如圖形 分別為： 改變S1和S2之間的距離L，相當(dāng)于改變了發(fā)射波和接收波之間 的相位差，熒光屏上的圖形也隨L不斷變化。顯然，當(dāng)S1、S2 之間距離改變半個波長 ，則相位差改變1800。,四、實驗步驟,1.聲速測試儀系統(tǒng)的連接與調(diào)試 2.共振頻率的調(diào)試測量 3.用相位比較法(李薩如圖形)測量波長 4.干涉法(駐波法)測量波長,五、注意事項,換能器發(fā)射端與接收端間距一般要在5cm以上測量數(shù)據(jù)，距離近時可把信號源面板上的發(fā)射強度減小，隨著距離的增大可適當(dāng)增大； 示波器上圖形失真時可適當(dāng)減小發(fā)射強度； 測試最佳工作頻率時，應(yīng)把接收端放在不同位置處測量5次，取平均值。,