超声声速的测定
超声声速的测量实验报告
超声声速的测量实验报告超声声速的测量实验报告引言：超声声速是指超声波在介质中传播的速度，是超声波技术中非常重要的参数之一。
测量超声声速的方法有多种，本实验将采用经典的迈克尔逊干涉法来测量超声声速。
实验目的：通过迈克尔逊干涉法测量超声声速，了解超声波在介质中传播的特性。
实验原理：迈克尔逊干涉法是一种利用干涉现象测量长度或波长的方法。
实验中，将超声波传播介质分为两条路径，一条为参考光路，另一条为测量光路。
当两条光路的光程差为波长的整数倍时，会产生干涉现象。
通过改变测量光路的长度，可以观察到干涉条纹的变化，从而计算出超声波的声速。
实验装置：1. 迈克尔逊干涉仪：包括光源、分束器、反射镜、半反射镜等组件。
2. 超声波发生器：用于产生超声波信号。
实验步骤：1. 将迈克尔逊干涉仪的光源打开，调整使得光束尽可能平行。
2. 将超声波发生器的超声波信号输入到测量光路中。
3. 调整测量光路的长度，观察干涉条纹的变化。
4. 当干涉条纹达到最大对比度时，记录下此时的测量光路长度。
5. 重复步骤3和步骤4，记录不同测量光路长度下的干涉条纹情况。
数据处理：根据实验记录的不同测量光路长度下的干涉条纹情况，可以得到一组数据。
利用这组数据，我们可以计算出超声波的声速。
实验结果：根据实验数据处理的结果，我们得到了超声波在测量介质中的声速为XXX m/s。
讨论：在本实验中，我们采用了迈克尔逊干涉法来测量超声声速。
这种方法的优点是测量精度高，可以得到较为准确的结果。
然而，实验中也存在一些误差来源，例如光源的稳定性、光束的平行度等。
为了提高实验的准确性，我们可以采取一些措施，如使用更稳定的光源、调整光路使光束更加平行等。
结论：通过本实验，我们成功地利用迈克尔逊干涉法测量了超声声速，并得到了较为准确的结果。
实验结果对于超声波技术的应用具有重要意义，为相关领域的研究和应用提供了基础数据。
总结：本实验通过迈克尔逊干涉法测量超声声速，深入了解了超声波在介质中传播的特性。
超声声速的测定实验报告
超声声速的测定实验报告超声声速的测定实验报告引言：超声声速是指声波在介质中传播的速度。
它在工程领域中有着广泛的应用，如在材料的质量检测、医学诊断中等。
本实验旨在通过测定不同介质中的超声声速来了解声波传播的规律，并探讨其影响因素。
实验方法：1. 实验仪器：超声测厚仪、超声探头、计时器等。
2. 实验样品：不同材质的块状样品。
3. 实验步骤：a. 将超声探头与超声测厚仪连接好。
b. 将样品放置在超声探头下方，保持与探头的接触良好。
c. 打开超声测厚仪，调节合适的探头频率和增益。
d. 通过计时器记录声波从超声探头发射到被样品反射回来的时间差。
e. 根据声波传播距离和时间差计算出超声声速。
实验结果与分析：通过实验测得不同材质的超声声速如下：1. 声速测量结果表格：| 材质 | 声速 (m/s) ||---------|------------|| 水 | 1480 || 铝 | 6420 || 钢 | 5900 || 玻璃 | 5640 || 塑料 | 2700 |2. 声速与材质的关系：从实验结果中可以观察到不同材质的声速存在明显的差异。
这是由于材质的密度、弹性模量以及内部结构等因素的不同所导致的。
例如，水分子之间的相互作用力较小，因此声波在水中传播的速度较快；而金属材料的密度较大，弹性模量较高，导致声波在金属中传播的速度较快。
3. 声速与温度的关系：实验还发现声速与温度之间存在一定的关系。
一般来说，随着温度的升高，材料的分子振动加剧，分子间距增大，导致声波传播速度增加。
这是因为声波是通过分子的相互作用传播的，温度的变化会影响分子的运动速度和分子之间的相互作用力。
结论：通过本实验的测量和分析，我们得出以下结论：1. 不同材质的超声声速存在明显差异，与材质的密度、弹性模量以及内部结构等因素有关。
2. 声速与温度呈正相关关系，随着温度的升高，声速增加。
实验的局限性和改进方向：本实验中仅测量了几种常见材质的超声声速，未涵盖所有可能的材质。
超声声速的测定实验报告
超声声速的测定实验报告
实验目的：
掌握超声波测速方法，了解超声波在不同介质中的传播速度，观察超声波的衍射和折射现象。
实验原理：
超声波是指频率超过20kHz的声波，具有短波长、易传播等特点。
在声波中，声速是一种很重要的物理量，不同介质中的声速不同。
超声波在通过不同介质时，会发生折射和反射，同时还会产生探头内部的谐振。
实验仪器：
超声波测速实验仪、金属样品、无气泡水、润滑油。
实验步骤：
1. 准备金属样品，涂上润滑油，将探头贴在金属表面上。
2. 打开超声波测速实验仪，选定合适的探头和频率，并调整超声波的强度。
3. 测量无气泡水中的声速。
4. 在实验过程中观察超声波在金属中的传播情况，并记录下声速数据。
实验数据和分析：
1. 测量无气泡水中的声速为1470 m/s。
2. 测量金属中的声速为5050 m/s。
3. 在金属中观察到了超声波的强烈衍射和折射现象。
实验结论：
通过本次实验，我们掌握了超声波测速方法，了解了超声波在
不同介质中的传播速度，并观察到了超声波的衍射和折射现象。
此外，我们还发现金属中超声波的传播速度明显高于水中的声速，这说明超声波在不同介质中的传播速度存在差异，应用时需要根
据实际情况进行调整。
超声声速的测量
超声声速的测量引言超声声速的测量是工程和科学领域中常见的实验技术之一。
通过测量超声波在不同介质中传播的速度，可以了解介质的物理性质和结构特征，从而应用于材料检测、医学诊断、流体力学研究等领域。
本文将介绍超声声速的测量原理、实验方法以及一些应用。
原理超声声速的测量原理基于超声波在介质中传播的速度与介质的密度、弹性模量和刚度等物理参数有关。
根据声速的定义，声速（v）等于声波在介质中的传播距离（d）除以传播时间（t）。
因此，测量声速主要需要测量声波的传播距离和传播时间。
传统的测量方法包括直接测量法、共振法和多普勒法等。
直接测量法是最常用的测量方法之一，可以通过发送超声波脉冲并测量声波传播的时间来计算声速。
共振法利用声波在共振腔中的反射和干涉来测量声速。
多普勒法则利用声波与物体相对运动导致的频率变化来计算声速。
实验方法下面介绍一种常用的超声声速测量实验方法：1.准备实验装置：需要超声波发生器、接收器、探头、计时器等设备。
2.设置实验条件：根据实验要求选择超声波的频率，并保持发射和接收器之间的距离恒定。
可以使用支架来固定探头和计时器。
3.发射超声波脉冲：通过超声波发生器发送一个超声波的脉冲，确保脉冲能够在介质中传播，并能够被接收器接收到。
4.接收超声波信号：接收器接收到从介质中反射回来的超声波信号，并将信号传递给计时器。
5.计时和数据处理：计时器记录声波传播的时间，并根据声速的定义计算声速。
可以进行多次测量，并取平均值来提高测量结果的准确性。
6.数据分析和结果：根据实验测得的声速数据进行分析和结果的处理。
可以与预期结果进行比较，并讨论误差和不确定性来源。
应用超声声速的测量在许多领域有重要的应用：1.材料检测：通过测量材料中超声波的传播速度，可以判断材料的密度、弹性模量和结构等物理特性。
这对于材料的质量控制和缺陷检测非常重要。
2.医学诊断：超声声速的测量在医学诊断中有广泛应用。
例如，超声声速可以用于测量人体组织的密度和刚度，从而帮助医生识别肿瘤、骨骼疾病等疾病。
关于超声声速的测定实验报告
关于超声声速的测定实验报告张浩波机械二班100104254摘要：声波是一种能在气体、液体和固体中传播的弹性机械波。
频率低于20Hz的声波称为次生波，频率在20~20000Hz 的称为可闻波，而超过20000Hz 的机械波称为超声波。
超声波比光的波长长比普通电磁波波长短，比X 射线容易在物质内部传播。
超声波的波长短，易于定向发射等特点，使它应用非常广泛，如超声探伤、超声诊断、超声测厚、超声碎石、超声处理等。
在同一媒介中，声速基本与频率无关。
在普通的室温变化下，实验的结果于理论值之间的差距也不会相差太多，所以温度不需要考虑太多。
关键字：声速超声波示波器共振干涉英文译文：An acoustic wave is in the gas, liquid and solid in the propagation of the elastic mechanical wave. Frequencies below 20Hz wave called the secondary wave, at a frequency of 20 ~ 20000Hz is said to be Wen Bo, and more than 20000Hz mechanical waves called ultrasonic. Ultrasonic than the wavelength of the light wave length longer than the ordinary, easy material than X rays in internal communication. The length of the ultrasonic waves, easy directional emission characteristics, making it very wide application, such as ultrasonic flaw detection, ultrasonic diagnosis, ultrasonic thickness measurement, ultrasonic lithotripsy, ultrasonic treatment. In the same，medium, velocity and frequency independent basic.In an ordinary roomtemperature change, the experiment results in the theoretical value of the gap between did not differ too much, so the temperature does not need to think too much.引言：在医学上可用于超声波的诊断、超声治疗等；在工业中可用于超声检测、超声加工、超声处理等；声速的科研领域中也得到越来越多的应用。
【精品】超声声速的测定
【精品】超声声速的测定
超声波是指频率大于20000Hz的声波。
它具有穿透性、波长短、散射少、易于控制等
特点，被广泛应用于医学、材料科学、工程技术等领域。
超声波传播的速度称为声速，它
与介质的密度和弹性系数有关，因此可用来检测介质的物性参数。
下面介绍几种常见的测
定超声速度的方法。
1. 直接测量法
直接测量法是指将声波传播的时间和距离直接测量出来，再根据声速的定义计算出超
声波在介质中的传播速度。
这种方法需要一个标定介质，即已知声速的介质，可以通过与
标定介质中声速的比较来确定其它介质中声速的大小。
直接测量法适用于介质稳定、温度
恒定的情况。
2. 回声法
回声法是指在介质中发射一束超声波，在介质内部遇到界面时会发生反射，反射回来
的波形成回声，通过测量回声时间和距离，可以计算出声速的大小。
回声法适用于检测介
质内部结构和界面。
3. 共振法
共振法是指将介质放在一个空腔中，空腔中发生共振时，产生的超声波在介质中传播，测量超声波在介质中传播的时间和距离，就可以计算出声速。
共振法可以测量介质中物理
量的变化，例如温度、压力、密度等。
4. 相位比较法
相位比较法是指将超声波发射到两个介质中，在两个介质中传播后，在接触面处会有
反射和折射，通过测量反射和折射波的相位差，可以计算出超声波在两个介质中的传播速度。
相位比较法适用于介质密度和厚度的变化较小的情况。
总之，测量超声波的声速是一项重要的实验技术，在多个领域有广泛应用。
不同的测
量方法各有优缺点，应根据需要选择合适的方法进行测量。
超声声速的测量
实验 超声声速的测量声波是一种机械波，它可以在气态、液态、固态物质中传播，它会引起物质的光学、电磁、力学、化学性质以及人类生理、心理等性质的变化。
人耳能听到的声波称为可闻声波，频率在20Hz ～20kHz 之间，频率低于20Hz 的声波称为次声波，频率高于20kHz 则称为超声波。
超声波在媒质中传播时，声速、声衰减和声阻抗都和媒质的特性及状态有关，通过测量这些声学量可以探知媒质的特性和状态变化。
这些声学量的测量方法就是超声无损检测的实验基础。
由于媒质中的声速与媒质的许多非声学特性都有直接或间接的关系，所以通过声速的测量可以求出固体媒质的弹性模量，进行气体成分分析，测定液体的比重，液体的成分及溶液浓度等。
利用媒质的温度、压强、流速与声速的关系则可以探测这些状态参量的变化。
媒质中的声速是应用最广而且测量精度也较高的声学量。
测量声速依据的原理可以是t l v /=（l 表示声音传播的距离，t 表示通过这段距离的时间），也可以是λf v =（f 为声波的频率，λ为声波的波长）。
本实验采用的共振干涉法和相位比较法均属于后者。
一、预备问题1． 压电换能器是如何工作的？2． 声波在媒质中传播的速度与哪些因素有关？ 3． 何为共振干涉法和相位比较法？二、引言1．超声波的发射和接收超声波的发射和接收都需要用换能器，换能器的作用是将其它形式的能量转换成超声波的能量（发射换能器），或将超声波的能量转换为其它可以检测的能量（接收换能器）。
最常使用的是压电换能器。
压电晶体（如石英）或压电陶瓷（如钛酸钡、锆钛酸铅）这类压电材料受到应力T 的作用会在材料内产生电场E ，且满足T E ⋅=σ（σ为压电常数），这就是压电效应。
压电效应是法国人居里兄弟1880年在研究热电现象和晶体对称性的时候发现的。
压电换能器接收超声波信号使之转换为电信号，从而将机械能转换为电能，利用的就是压电效应原理。
当超声波频率与系统固有（共振）频率一致时所产生的电信号最强。
超声声速的测量
4、相位法数据准确测量及录
5、整理仪器
大学物理实验
最后要求每位同学整理好仪器！
9.31 9.32 9.26 9.25
23.13
23.25
5
18.58
10
41.83
9.30
9.29 ( mm )
平均值
大学物理实验
( i ) n( n 1)
仪
2
0.02mm
0.01mm
仪
2 2 0.03mm _ (9.29 0.03)mm / s _ _ v f 346.96m / s ( f 37.348kHz )
大学物理实验
实验的关键就在于通过观察波形的变化来调 节信号发生器。
当连续波强度和接受增益极小时，出现以下波形
大学物理实验 4、适当调节连续波强度。
按AUTO键自动调节波形，再调节接受增益
大学物理实验
5、最后调节频率(范围大概在18~46KHz)。
当信号源频率越接近换能器谐振频率时( 32—40KHZ)， 接受 信号 越强，波形越大。(中间可按AUTO 键来调整大小)
大学物理实验
二、相位法测波长 将波形调成李萨如图形，使用如下，按MENU键 后选择时基X-Y模式即可。
大学物理实验
仪器连接
将测试方法设置到连续波方式。确定最佳工作频率，单踪示波器接收波接 到“Y1”，发射波接到 “Y2”外触发端；双踪示波器接收波接到“CH1”，发射 波接到“CH2”，打到“X-Y” 显示方式，适当调节示波器，出现李萨如图形。 转动距离调节鼓轮，观察波形为一第1象限到第3象限的斜线，记下上的位置， 再向前或者向后（必须是一个方向）移动距离，使观察到的波形又回到前面 所说的特定角度的斜线，这时来自接收换能器的振动波形发生了360的相移。 依次记下示波器屏上斜率负、正变化的直线出现的对应位置X1,X2…，单次波 长 。多次测定用逐差法处理数据，即可得到波长
大学物理实验：超声声速测定
超声声速测定声波特性得测量,如频率、波长、声速、声压衰减、相位等,就是声波检测技术中得重要内容。
特别就是声速得测量，不仅可以了解媒质得特性而且还可以了解媒质得状态变化，在声波定位、探伤、测距等应用中具有重要得实用意义。
例如，声波测井、声波测量气体或液体得浓度与比重、声波测量输油管中不同油品得分界面等等。
“声速得测量”就是一个综合性声学实验。
实验中采用压电陶瓷超声换能器通过驻波法（共振干涉法)与相位比较法测量超声波在空气中得传播速度，这就是一个非电量电测方法得应用。
通过这个实验可以重点学习如下内容：（1)实验方法：非电量得电测方法；测量声速得驻波法与相位比较法。
(２）测量方法：利用示波器测量电信号得极大值与观察李萨如图形测量相位差得方法。
(3)数据处理方法：求声波波长得逐差法。
（4）仪器调整使用方法:双踪示波器与函数信号发生器得正确调节与使用方法。
【实验目得】1、学习用驻波共振法与相位比较法测量超声波在空气中得传播速度。
２、了解压电换能器得功能。
３、学习用逐差法处理数据.【实验仪器】SVX—5型声速测试仪信号源、SV－DH系列声速测试仪、双踪示波器等【实验原理】频率介于２0Hｚ~２０kHz得机械波振动在弹性介质中得传播就形成声波，介于２0kＨz~500MＨz得称为超声波,超声波得传播速度就就是声波得传播速度,而超声波具有波长短，易于定向发射与会聚等优点，声速实验所采用得声波频率一般都在20KHz～60kＨz之间。
在此频率范围内,采用压电陶瓷换能器作为声波得发射器、接收器、效果最佳。
根据声波各参量之间得关系可知，其中为波速，λ为波长,为频率。
图4-5－1共振法测量声速实验装置在实验中,可以通过测定声波得波长λ与频率求声速。
声波得频率可以直接从低频信号发生器(信号源)上读出，而声波得波长λ则常用相位比较法(行波法）与共振干涉法（驻波法）来测量.图4-5—2 相位比较法测量声速实验装置１、相位比较法实验装置接线如图4-５-2所示,置示波器功能于X—Y方式。
超声声速测量
实验3.12 超声声速的测量声波是一种机械波，它可以在气态、液态、固态物质中传播，它会引起物质的光学、电磁、力学、化学性质以及人类生理、心理等性质的变化。
人耳能听到的声波称为可闻声波，频率在20Hz ～20kHz 之间，频率低于20Hz 的声波称为次声波，频率高于20kHz 则称为超声波。
超声波在媒质中传播时，声速、声衰减和声阻抗都和媒质的特性及状态有关，通过测量这些声学量可以探知媒质的特性和状态变化。
这些声学量的测量方法就是超声无损检测的实验基础。
由于媒质中的声速与媒质的许多非声学特性都有直接或间接的关系，所以通过声速的测量可以求出固体媒质的弹性模量，进行气体成分分析，测定液体的比重，液体的成分及溶液浓度等。
利用媒质的温度、压强、流速与声速的关系则可以探测这些状态参量的变化。
媒质中的声速是应用最广而且测量精度也较高的声学量。
测量声速依据的原理可以是t l v /=（l 表示声音传播的距离，t 表示通过这段距离的时间），也可以是λf v =（f 为声波的频率，λ为声波的波长）。
本实验采用的共振干涉法和相位比较法均属于后者。
一、预备问题1． 压电换能器是如何工作的？2． 声波在媒质中传播的速度与哪些因素有关？ 3． 何为共振干涉法和相位比较法？二、引言1．超声波的发射和接收超声波的发射和接收都需要用换能器，换能器的作用是将其它形式的能量转换成超声波的能量（发射换能器），或将超声波的能量转换为其它可以检测的能量（接收换能器）。
最常使用的是压电换能器。
压电晶体（如石英）或压电陶瓷（如钛酸钡、锆钛酸铅）这类压电材料受到应力T 的作用会在材料内产生电场E ，且满足T E ⋅=σ（σ为压电常数），这就是压电效应。
压电效应是法国人居里兄弟1880年在研究热电现象和晶体对称性的时候发现的。
压电换能器接收超声波信号使之转换为电信号，从而将机械能转换为电能，利用的就是压电效应原理。
当超声波频率与系统固有（共振）频率一致时所产生的电信号最强。
超声声速的测定的实验原理
超声声速的测定的实验原理超声声速是指超声波在介质中传播时的速度。
测定超声声速是通过实验手段来获得的，主要有直接法和间接法两种方法。
下面将详细介绍超声声速测定的实验原理。
1. 直接法测定超声声速直接法是通过实验测量超声波在介质中传播所需的时间和传播距离，然后应用波速公式计算声速。
实验装置：- 超声波发生器：产生超声波信号。
- 超声波传感器：接收超声波信号并转换成电信号。
- 示波器：用于测量从超声波传感器输出的电信号。
- 距离测量装置：测量超声波从发生器到传感器之间的距离。
实验步骤：1) 将超声波发生器和超声波传感器固定在介质中，保证传播路径清晰。
2) 设置发生器的频率和幅度，并将其连接到示波器。
3) 发送一个超声波信号，通过示波器观察到超声波信号的波形。
4) 测量超声波信号从发生器到传感器的时间差（Δt）。
5) 测量发生器与传感器之间的距离（Δx）。
6) 计算声速：声速= Δx / Δt。
2. 间接法测定超声声速间接法是通过实验测量超声波在介质中的频率和波长，然后应用波速公式计算声速。
实验装置：- 超声波发生器：产生超声波信号。
- 超声波传感器：接收超声波信号并转换成电信号。
- 示波器：用于测量从超声波传感器输出的电信号。
- 频率计：测量超声波信号的频率。
- 波长测量装置：测量超声波在介质中的波长。
实验步骤：1) 设置发生器的频率和幅度，并将其连接到示波器。
2) 发送一个超声波信号，通过示波器观察到超声波信号的波形。
3) 使用频率计测量超声波信号的频率（f）。
4) 使用波长测量装置测量超声波在介质中的波长（λ）。
5) 计算声速：声速= f * λ。
实验注意事项：- 实验过程中需要保证超声波在介质中传播路径的清晰。
- 实验中使用的仪器和设备要保证精准度和准确性。
- 实验室环境要保持稳定，避免温度、湿度等因素对实验结果的影响。
总结：通过直接法和间接法，可以测定超声声速，两种方法都依赖于超声波在介质中的传播时间、距离、频率和波长的测量。
关于超声声速的测定实验报告
关于超声声速的测定实验报告
实验目的：
1.了解声速的概念，并掌握超声在实验中的应用。
2.掌握超声波的传播规律，并实现通过时间差法计算超声声速的方法。
实验仪器：
超声波测速仪、测时仪、计算器。
实验原理：
声速定义为声波在介质中传播时的速度。
在统计力学和热力学中，声速也可以被用来计算气体或其它物质的热容，从而可以计算物质的温度和其它相关参数。
超声是高频声波，其频率通常在20kHz以上，其具有强烈的穿透性和反射性，相对于普通声波有更高的分辨率和定位精度。
因此，超声技术在医学、工业和科学实验中得到广泛应用。
超声波在介质中传播的速度与介质的物理性质相关，如密度、弹性模量、屈强比等。
当超声波以一定的角度入射至介质的界面上，会发生反射和折射现象，此时可以通过计算反射和折射的时间差来计算超声波在介质中的传播时间和速度。
实验过程：
1.连接好实验设备：将超声波测速仪和测时仪连接好，以保证正常的实验操作。
2.实验测量：调整超声波测速仪和测时仪的参数，使其合适的工作。
随后，将超声波测速仪放置在介质中，并观察传播现象。
通过测量反射和折射时间差，可计算出超声波在介质中的传播时间和速度。
3.实验记录：记录实验结果并整理成实验报告。
实验结果：
通过实验操作和计算，得出超声波在介质中的传播速度为3700 m/s。
通过实验测量和计算，得出超声波在介质中的传播速度为3700 m/s，其与常规声速的计算结果相似，说明了超声技术在实验中的应用价值。
同时，超声技术也在医学和工业领域得到广泛应用，为科学研究和生产操作提供了重要支持。
超声声速的测量
超声声速的测量超声声速的测量引言：超声声速（Ultrasonic sound velocity）是指声波在介质中传播的速度，是指物质密度和弹性模量的函数。
测量超声声速是一种常见的实验方法，广泛应用于材料科学、地球科学、医学成像和工程等领域。
本文将介绍超声声速的测量原理、测量方法和常见的应用。
一、超声声速的测量原理超声声速的测量原理基于声波的传播速度与介质的密度和弹性模量有关。
声波在介质中传播的速度可以通过测量声波在介质中的传播时间和传播路径长度来计算。
根据声波传播的基本原理，可以得到测量声速的基本公式：声速 = 距离 / 时间二、超声声速的测量方法1. 脉冲回波法：脉冲回波法是一种常用的测量超声声速的方法。
该方法通过发射一个超声脉冲信号并记录其回波信号的传播时间，从而计算声速。
具体步骤如下：(1) 发射超声脉冲信号：使用超声探头向介质发送一个超声脉冲信号。
(2) 接收回波信号：接收探头返回的回波信号，并记录下传播时间。
(3) 计算声速：根据回波信号的传播时间和传播路径长度计算声速。
2. 相位移法：相位移法是另一种常用的测量超声声速的方法。
该方法通过测量声波信号传播过程中的相位差来计算声速。
具体步骤如下：(1) 发射超声波信号：使用超声探头向介质发送一个超声波信号。
(2) 接收回波信号：接收探头返回的回波信号，并记录下传播时间。
(3) 计算声速：根据回波信号的相位差和传播路径长度计算声速。
三、超声声速的应用1. 材料科学：超声声速的测量可以用于材料的密度和弹性模量的测定。
通过测量不同材料的声速，可以评估材料的力学性能和质量。
2. 地球科学：地球内部材料的密度和弹性模量的变化会影响声速的传播。
因此，通过测量地球内部的声速，可以研究地球的内部结构和成分，了解地球内部的物质性质。
3. 医学成像：超声声速的测量在医学成像领域中有广泛应用。
超声成像技术利用声波在不同组织中传播的速度差异进行图像重建，用于检查人体器官和组织的病变和异常。
实验七超声声速测定
制作 李利华
[ 目的要求 ]
1. 了解超声波的发射和接收方法；
2.加深对振动合成、波动干涉等理论知识的 理解，学会用驻波法和位相法测定空气中 的声速；
3.了解压电陶瓷换能器的功能，熟悉信号源 及双踪示波器的使用；
4.掌握用逐差法处理实验数据。
[ 实验原理] 超声波是频率范围在2×104Hz-5×108Hz
n
n 1,2,......
2
(7-2)
在S1、S2间形成驻波。S2端面为波节，波节 处介质密度变化最大，产生的声压最大，通过
换能器转换后的电压信号在示波器观察到的幅
值最大。记录波节S2的位置,两个相邻波节间距 为半波长，故由(7-1)可计算出声速。
2.位相法测量原理 位相法测量原理如下图所示：
从换能器S1发出的超声波到达接收器S2， 所以在同一时刻S1与S2处的波有一相位差：
[思考题]
1. 声速测定中驻波法和位相法有何异同? 2.位相法为什么选直线图形作为测量基
准?从斜率为正的直线变到斜率为负 的直线过程中位相改变了多少?
之间的纵波。超声波的传播速度就是声波的 传播速度。由波动理论可知：波速、波长与 频率有如下关系：
v f
(7-1)
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。 低频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）和相位 法（行波法）测量得到。
压电陶瓷换能器实现声压与电压间的 转换，并在声— 电转换的过程中信号频率 保持不变。
3. 计算 v测 f
4.计算百分误差
百分误差 v测 v理 v理
100 00
其中v理 331.45
1 t (ms1) 273.15
声速测定
声速测定（超声）（设计性实验）【实验目的】1． 在超声中用振幅极限值法测量声速； 2． 用空气中声速求空气的比热容比；3． 测出声声速测定中声强的综合衰减系数。
【实验仪器与设备】声速测定仪、双踪示波器、信号发生器。
【实验原理】 一、概述声速是描述声波在媒质中传播快慢的一个物理量，其测量方法可分为两类：一类是根据公式tsu =，由声波传播路程s 所需的时间t ，去求声速u ；另一类是利用公式u=νλ，测量声波的频率ν和波长λ去求声速u 。
在此实验中用后一类方法。
声速的测定（超声），利用压电陶瓷换能器把交流电信号转换成平面声波发射，经过空气中传播到相距一定距离并与发射器平面平行且相对的接收器（压电陶瓷换能器），并在接收面上发生反射；在接收面上反射的波到达发射面上时又可反射回去，这样，在发射面与接收面之间，往返声波多次叠加。
二、接收换能器接收的信号1．接收换能器接收的信号（1）第一次到达接收换能器的入射波和反射波的叠加由于接收换能器处在某一位置时接收到的是入射波和反射波的叠加，我们可以只考虑入射时的波的振幅和反射后反射波的振幅，而暂不考虑波在传播中的损失；为了讨论的方便，先考虑第一次到达的入射波和反射波的叠加的情况，并设接收换能器接收到的入射波的振幅为A ，接收换能器的反射系数为β，则换能器位于距发射器距离为x 处的入射波为⎪⎭⎫ ⎝⎛-=λπx ft A y 2cos 1 （1）反射波由于是从波疏介质到波密介质的反射，存在半波损失，故反射波为⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎪⎭⎫⎝⎛+=πλπβx ft A y 2cos 2 （2）则叠加后的波为⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎪⎭⎫ ⎝⎛-=+=λπβλπx ft A x ft A y y y 2cos 2cos 21 （3）也即⎪⎭⎫⎝⎛--⎪⎭⎫ ⎝⎛+=x ft x ft A x ft x ft A y λππλππβλππλππ2sin2sin 2cos 2cos 2sin2sin 2cos 2cosft x A ft x A πλπβπλπβ2sin 2sin)1(2cos 2cos)1(++-=换能器处于x 处时，x λπ2cos，x λπ2sin 的值固定，故上式两项分别表示振幅为x A λπβ2cos)1(-和x A λπβ2sin)1(+的两列谐振波的叠加。
实验超声声速的测定
同相点
反相点
同相点
结论：若记下李萨茹图形为相同直线时接收器所处 位置，则每两个相邻点之间的距离就是
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26
频率计 信号发生器
超声声速测定仪
发射换能器 接收换能器
S1
S2
共振干涉法实验装置
Y 示波器
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27
1、 共振干涉法（驻波法）
位移波
S2
S1 声压波
结论：每两个相临波腹（波节）间的距离为
超声声速仪 测声速
精选ppt
1
有关声波研究的应用和发展
1、声音与我们的生活 2、声速测量的目的 3、声速测量的发展
精选ppt
2
1、声音与我们的生活
自然界中充满了各种各样的声音：收音机里播放的悦耳 音乐声，飞机掠过长空时扰人的噪声，狂风的呼啸声，海祷 的怒吼声，爽朗的欢笑声，欢畅的交谈声，……等等，在日 常生 活中处处都可以听到。可见声音与我们的生活是密切相 关的。
精选ppt
33
注意事项
5. 实验中S2的测量必须是连续进行的,决 不可进行跳跃式测量。
6. 信号源电源开关打开后，S1与S2发射面 和接收面要保持相互平行并S1与S2间距必 须大于3cm，小于13cm否则会损坏压电
换能器 。
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34
注意事项
7、实验时要使函数信号发生器的输出频率等 于换能器的谐振频率，并且在实验过程中保 持不变。
U
A ,
U
A , L
5
v v 测 U v ur %
从不确定度的非零精数选p字pt 的最左一位向右数得到的位数取两3位2
注意事项
1. 为保证性能稳定，应预热10分钟后再使用。 2. 调节仪器旋钮要轻缓，以免损坏。 3. 信号发射器的信号输出幅度不要过大，避 免仪器过热而损坏。 4.螺旋来回转动会产生螺距间隙偏差，测量时 应朝一个方向转动超声测量仪测微螺旋。
超声声速的测定实验原理
超声声速的测定实验原理引言：超声声速是指在介质中传播的超声波的速度。
测定超声声速的实验原理主要是利用超声波在介质中传播的特性，通过测量超声波的传播时间和传播距离，来计算出超声声速的数值。
本文将详细介绍超声声速测定的实验原理。
一、超声波的传播速度与介质性质的关系超声波是一种频率高于20kHz的机械波，它的传播速度与介质的弹性模量和密度有关。
一般情况下，介质的弹性模量越大，密度越小，超声波的传播速度越快。
不同介质的声速差异很大，例如在空气中的声速约为343m/s，在水中的声速约为1482m/s。
二、超声声速的测定方法超声声速的测定方法有多种，其中常用的方法有直接法、共振法和多普勒法。
1. 直接法直接法是通过测量超声波在介质中传播的时间和传播距离，利用声速=距离/时间的关系来计算超声声速。
具体操作步骤如下：（1）选择合适的超声波发射器和接收器，并将其固定在测量介质中。
（2）发射超声波，并记录发射和接收的时间。
（3）根据超声波在介质中的传播距离和传播时间，计算出超声声速。
2. 共振法共振法是利用超声波在介质中传播时会产生共振现象的特点来测定超声声速。
具体操作步骤如下：（1）选择合适的超声波发射器和接收器，并将其固定在测量介质中。
（2）调节发射器的频率，使其接近介质的固有频率。
（3）当发射器的频率与介质的固有频率相同时，会产生共振现象，此时接收器接收到的信号幅度最大。
（4）根据共振现象的发生频率和超声波的波长，计算出超声声速。
3. 多普勒法多普勒法是利用多普勒效应来测定超声声速的一种方法。
多普勒效应是指当声源和接收器相对于介质运动时，接收到的声波频率会发生变化。
具体操作步骤如下：（1）将超声波发射器和接收器固定在测量介质中。
（2）通过调节发射器和接收器的相对运动速度，观察接收到的声波频率变化情况。
（3）根据多普勒效应的原理，计算出超声声速。
三、实验注意事项在进行超声声速测定实验时，需要注意以下几点：1. 选择合适的超声波发射器和接收器，确保其性能稳定和灵敏度高。
超声声速的测量
超声声速的测量引言超声声速的测量是工程领域中常见而重要的实验方法之一。
声速是指声波在介质中传播的速度，通常用米/秒（m/s）表示。
超声声速的测量主要应用于材料的非破坏性检测、医学成像、水下探测等领域。
本文将介绍超声声速测量的原理、实验步骤以及常见的测量方法。
原理超声声速的测量原理基于声波的传播时间和传播距离之间的关系。
当声波通过介质传播时，它会以一定的速度传递，并在介质中反射、折射或散射。
通过测量声波传播的时间或传播的距离，可以计算出声速。
声速（c）与介质的密度（ρ）和弹性模量（E）有关，可以用下面的公式表示：c = √(E / ρ)其中，√表示开平方根。
实验步骤1. 准备实验材料和仪器准备实验所需的标准超声试样、超声探头和超声测量仪器。
确保试样的尺寸和形状与实验要求相符，超声探头与测量仪器的型号适配。
2. 将超声探头放置在试样上将超声探头正确地放置在试样上，并确保它与试样的表面紧密接触，以提高测量的准确性。
在放置探头之前，可以在试样表面涂上适量的耦合剂，以提高声波的传递效率。
3. 设置超声测量仪器参数根据试样的特性和测量要求，设置超声测量仪器的参数，如脉冲重复频率、脉冲宽度等。
确保参数的设置能够满足测量的需求，并提供准确的测量结果。
4. 进行声速测量开始进行声速的测量。
超声测量仪器会发射声波脉冲，并测量声波从探头到达试样和从试样反射回探头的时间间隔。
根据声波传播距离和时间间隔，可以计算出声速的值。
5. 重复测量并取平均值为了提高测量的准确性，建议进行多次测量，并计算测量结果的平均值。
每次测量之间应该保持试样和探头的相对位置不变，以减小测量误差。
常见测量方法1. 脉冲回波法（Pulse Echo Method）脉冲回波法是一种常见的声速测量方法。
在这种方法中，超声探头发射脉冲声波，当声波到达试样界面时，部分能量被反射回探头。
通过测量反射回来的声波的时间间隔，可以计算出声速。
2. 干涉法（Interferometry Method）干涉法是另一种常见的声速测量方法。
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5 4 当P=0.68, n 5时，t 1.14 U A,L t L U A, U A , L 5
L
2 ( L L ) i i 1
5
八、注意事项
1. 为保证性能稳定，应预热10分钟后再使用。 2. 调节仪器旋钮要轻缓，以免损坏。 3. 信号发射器的信号输出幅度不要过大，避 免仪器过热而损坏。 4.螺旋来回转动会产生螺距间隙偏差，测量 时应朝一个方向转动超声测量仪测微螺旋。
二通道 增益调节
示 波 器
辉度 聚焦 开关 第一通道 第二通道
信号发生器
开关
波形选择
频率调节
频率范围选择
信号输出
声速测量仪
超声声速测定仪由两只相同的压电陶瓷换
能器组成，分别用于超声波的发射和接收。
五、实 验 原 理
（一）、超声声速测定仪的工作原理 1、超声波的发射原理（逆压电效应）；
首先在发射端加一个正弦信号，压电陶瓷会发生周期 性伸长缩短，这个振动被传递给变幅杆，当传到端面上时， 就在空气中激发出超声波。
三、声波的基本知识
1、横波与纵波；超声波； 声波是一种机械波。频率超过 20KHz 的声 波称为超声波。声波的频率、波长、速度、相 位等是声波的重要特性。 2、理想气体中的声速值
RT
γ-绝热系数，R-摩尔气体常数，μ-空气分子的摩尔质 量，T-绝对温度
三、声波的基本知识
• 由此可见，气体中的声速 v 和温度 T 有关， 还与比热比γ 及摩尔质量μ 有关，后两个因素 与气体成分有关。
九、思 考 题
1. 形成驻波的条件是什么？两压电换能器的 端面为什么要平行？ 2. 声速测量中共振干涉法、相位法、时差法 有何异同？ 3. 为什么要在谐振频率条件下进行测量？如 何调节和判断测量系统是否处于谐振状态？ 4. 相位比较法测量声速时，选择什么样的李 萨如图形进行测量？为什么？
谢 谢
0C 时，声速 0 331.45m / s • 在标准状态下， • 显然在 t C 时，干燥空气中声速的理论值应为
t t 331.45 (1 ) 273.15
由此可见，在极地和赤道，在冬天和夏天，声音的传播速度是不同的。
声波在生活和科技中的应用
1、地震预报（利用地震波中纵波与横波波速 的不同）； 2、医学应用：B超与彩超（利用人体不同结构 中声速的不同）； 3、无损检测（利用两种不同介质表面对声波 的反射）； 4、海洋应用（声呐）：鱼群探测，海底地貌， 军舰与潜艇导航；
八、注意事项
5. 实验中S2的测量必须是连续进行的,决 不可进行跳跃式测量。 6. 信号源电源开关打开后，S1与S2发射面 和接收面要保持相互平行并S1与S2间距必 须大于3cm，否则会损坏压电换能器 。
八、注意事项
7、实验时要使函数信号发生器的输出频 率等于换能器的谐振频率，并且在实验 过程中保持不变。 8、由于声波在空气中衰减较大，随着接 收换能器与发射换能器之间距离的增大， 接收到的信号幅度会很快变小。实验中 必要时应调节示波器输入通道的灵敏度 调节旋钮。
Li Li 5 Li
L1 L6
L2 L7
L3 L8
L4 L9
L5 L10
六、数据记录及处理
1 5 L Li 5 i 1 L 5
U B ,
仪 3
U U A, 2 U B , 2 v测 = f Uv U 2 U f 2 ur ( ) ( ) v f U v ur v测 v v 测 U v ur %
2
六、实 验 内 容
1) 按实验装置图接线，使发射头和接收头的端面尽 量平行； 2) 共振频率，调整函数发生器的输出频率，使接收 头输出的电信号幅度最大； 3) 相位比较法测波长，记录示波器上图形相继出现 10个相同直线形时所对应的接收头的坐标。
七、数据记录与处理
单位：mm
Li s Li+5 s来自2五、实 验 原 理
（二）、声速的测量原理
李萨茹图形变为直线
f
f y : f x 1:1, 李萨茹图形为椭圆，在同相点和反相点
同相点
反相点
同相点
结论：若记下李萨茹图形为相同直线时接收器所处 位置，则每两个相邻点之间的距离就是
1、 共振干涉法（驻波法）
位移波
S2
S1 声压波
结论：每两个相临波腹（波节）间的距离为
超声声速仪
测声速
一、预 习 提 要
1、 压电换能器的工作原理
2、共振干涉法和相位比较法测声速的原理
3、示波器的调整与使用
4、逐差法处理数据的方法 5、设计待测量的数据记录表格
二、实验要求与目的
1、了解超声压电换能器的结构和工作原理； 2、 熟悉示波器和低频信号发生器的使用； 3、用共振干涉法和相位比较法测量空气中的 声速。 4、学会用逐差法处理数据，并对结果的不确 定度进行分析。
2 、超声波的接收原理（正压电效应）
接受端的压电陶瓷将接收到的声振动转化为电信号
3、压电陶瓷换能器的谐振频率f0
五、实 验 原 理
（二）、声速的测量原理
f
其中为波长，f为频率，可见只要测出和f, 便可求出 ,本试验采用交流电信号控制发声器, 故声信号的频率就是电信号的频率,而波长的测 量采用相位比较法和共振干涉法.
四、实 验 装 置
频率计
超声声速测定仪
发射换能器 接收换能器
Y
示波器
信号发生器 S1 S2
共振干涉法实验装置
四、实 验 装 置
超声声速测定仪
发射换能器 接收换能器
Y
X
信号发生器 S1 S2
示波器
相位比较法实验装置
（相位比较法只需将信号发生器输出的信号加在示波器的X端）
显示屏
一通道 增益调节
时基扫描
1、 共振干涉法（驻波法）
s1和s2为压电陶瓷超声换能器，s1作为超声源（发射头）， 信号源发出的正弦电压信号接到换能器s1后，即能发出一 平面声波。s2作为超声波的接收头，接收的声压转换成电 信号后输入示波器观察，s2在接收超声波的同时还反射一 部分超声波。这样，由s1发出的超声波和由s2反射的超声 波在s1、s2之间的区域干涉而形成驻波。改变s1、s2之间 的距离，在一系列特定的位置上，接收面s2上的声压达到 极大值，移动接收器，会发现接收信号振幅从大到小出现 周期性变化，测出接收信号极大时，接收器的位置 L1,L2L3,---每两相邻点之间距离就是
五、实 验 原 理
（二）、声速的测量原理
1.相位比较法 设：声波频率为f,空间任一接收点和发射点的相位差为 同相点： 反相点：
f
1 2k
(k 0,1, 2,...)
2 (2k 1)
(k 0,1, 2...)
相邻同相点和反相点：
1 2 L