超声实验报告
肝超声实验报告
![肝超声实验报告](https://img.taocdn.com/s3/m/f9354a7d182e453610661ed9ad51f01dc2815720.png)
实验名称:肝超声检查实验日期:2023年4月10日实验地点:XX医院超声科实验目的:1. 掌握肝超声检查的基本原理和操作方法。
2. 学会分析肝超声图像,了解肝脏的形态、大小、回声特点等。
3. 学会判断肝脏的病理变化,如脂肪肝、肝硬化、肿瘤等。
实验材料:1. 超声仪器一台,探头频率3.5MHz。
2. 肝脏超声检查床。
3. 被检者(志愿者)一名。
4. 肝脏超声检查记录表。
实验方法:1. 检查前准备:将被检者姓名、年龄、性别、病史等信息记录在肝脏超声检查记录表上。
2. 被检者准备:被检者取仰卧位,充分暴露腹部,放松腹部肌肉,保持平静呼吸。
3. 超声检查:将探头涂抹适量耦合剂,均匀涂抹在腹部皮肤上,调整探头角度,依次检查肝脏的各个切面。
4. 图像分析:观察肝脏的形态、大小、回声特点等,分析是否存在病理变化。
5. 结果记录:将检查结果记录在肝脏超声检查记录表上。
实验结果:1. 被检者基本情况:姓名:张三,年龄:35岁,性别:男,病史:无。
2. 肝脏超声检查结果:(1)肝脏形态:肝脏呈不规则形,左右叶比例基本正常。
(2)肝脏大小:肝脏长径约15cm,宽径约10cm,厚度约6cm。
(3)肝脏回声:肝脏实质回声均匀,分布均匀,未见明显异常回声。
(4)肝静脉:肝静脉走行正常,未见明显狭窄、扩张或血栓形成。
(5)门静脉:门静脉走行正常,未见明显狭窄、扩张或血栓形成。
(6)胆囊:胆囊形态正常,大小约8cm×3cm,壁厚约0.2cm,未见明显异常回声。
(7)肝脏血流:肝脏血流丰富,分布均匀,未见明显异常血流信号。
实验讨论:1. 本次实验中,被检者肝脏超声检查结果未见明显异常,表明其肝脏形态、大小、回声特点等均正常。
2. 肝超声检查是一种无创、简便、经济的检查方法,可广泛应用于肝脏疾病的诊断和随访。
3. 肝超声检查对于以下疾病具有较高的诊断价值:(1)脂肪肝:脂肪肝是肝脏最常见的疾病之一,肝超声检查可观察到肝脏回声增粗、增强,分布不均等特征。
超声实验报告肾
![超声实验报告肾](https://img.taocdn.com/s3/m/450559774a73f242336c1eb91a37f111f1850d86.png)
一、实验目的通过本次超声实验,了解肾脏的正常解剖结构、声学特征,以及如何通过超声检查诊断肾脏的常见疾病,如肾囊肿、肾结石等。
二、实验材料1. 超声诊断仪2. 肾脏模型3. 患者肾脏超声图像资料三、实验方法1. 观察肾脏模型,了解肾脏的解剖结构和声学特征。
2. 通过患者肾脏超声图像资料,分析肾脏的形态、大小、皮质、髓质等结构。
3. 学习肾脏常见疾病的超声表现,如肾囊肿、肾结石等。
4. 结合理论知识,对实验图像进行诊断和分析。
四、实验结果1. 肾脏解剖结构和声学特征- 肾脏位于腰部,左右各一,左右两侧肾脏大小略有差异。
- 肾脏的皮质、髓质和肾窦分别呈现不同的声学特征。
- 正常肾脏的皮质回声低而均匀,髓质回声高而密集,肾窦回声复杂。
2. 肾脏疾病超声表现- 肾囊肿:囊肿表现为边界清晰的圆形或椭圆形无回声区,内部回声均匀。
- 肾结石:结石表现为高回声,其后方伴有声影,形态多样,如点状、片状、颗粒状等。
- 肾积水:肾积水表现为肾窦、肾盏扩张,集合系统分离,形态不规则。
3. 实验图像诊断与分析- 通过观察实验图像,我们发现患者左肾大小形态正常,实质回声未见明显异常。
但左肾探及一大小约49mm×41mm的无回声,边界清晰,考虑为肾囊肿。
- 右肾形态饱满,实质回声未见明显异常,但集合系统分离,宽约1.9cm,肾盂约1.4cm,右侧输尿管可见扩张,考虑为肾积水。
五、实验讨论1. 肾脏超声检查是诊断肾脏疾病的重要手段,具有无创、便捷、经济等优点。
2. 通过本次实验,我们掌握了肾脏的正常解剖结构和声学特征,以及常见疾病的超声表现。
3. 在实际操作中,应注意以下几点:- 选择合适的探头和频率。
- 调整增益和聚焦,使图像清晰。
- 观察肾脏的各个切面,全面了解肾脏的形态和结构。
- 结合临床病史和实验室检查,进行综合分析。
六、实验结论通过本次超声实验,我们掌握了肾脏超声检查的基本原理和操作方法,了解了肾脏的正常解剖结构和声学特征,以及常见疾病的超声表现。
超声测距实验报告
![超声测距实验报告](https://img.taocdn.com/s3/m/4b09a381534de518964bcf84b9d528ea80c72f66.png)
超声测距实验报告一、实验目的本次超声测距实验的主要目的是研究和掌握利用超声波进行距离测量的原理和方法,并通过实际操作和数据分析,评估测量系统的精度和可靠性。
二、实验原理超声波是一种频率高于 20kHz 的机械波,其在空气中传播时具有良好的指向性和反射特性。
超声测距的基本原理是利用超声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间差来计算距离。
具体计算公式为:距离=(超声波传播速度×传播时间)/ 2 。
在常温常压下,空气中超声波的传播速度约为 340 米/秒。
通过测量超声波从发射到接收的时间间隔 t,就可以计算出距离。
三、实验仪器与材料1、超声测距模块:包括发射探头和接收探头。
2、微控制器:用于控制超声模块的工作和处理数据。
3、显示设备:用于显示测量结果。
4、电源:为整个系统供电。
5、障碍物:用于反射超声波。
四、实验步骤1、硬件连接将超声测距模块的发射探头和接收探头正确连接到微控制器的相应引脚。
连接电源,确保系统正常供电。
将显示设备与微控制器连接,以便显示测量结果。
2、软件编程使用相应的编程语言,编写控制超声模块工作和处理数据的程序。
实现测量时间的计算和距离的换算,并将结果输出到显示设备。
3、系统调试运行程序,检查系统是否正常工作。
调整发射功率和接收灵敏度,以获得最佳的测量效果。
4、测量实验将障碍物放置在不同的距离处,进行多次测量。
记录每次测量的结果。
五、实验数据与分析以下是在不同距离下进行多次测量得到的数据:|距离(米)|测量值 1(米)|测量值 2(米)|测量值 3(米)|平均值(米)|误差(米)||||||||| 05 | 048 | 052 | 050 | 050 | 000 || 10 | 095 | 105 | 100 | 100 | 000 || 15 | 148 | 152 | 150 | 150 | 000 || 20 | 190 | 205 | 195 | 197 | 003 || 25 | 240 | 255 | 245 | 247 | 003 || 30 | 290 | 305 | 295 | 297 | 003 |通过对实验数据的分析,可以看出在较近的距离(05 米至 15 米)内,测量误差较小,基本可以准确测量。
超声波声速的测量实验报告
![超声波声速的测量实验报告](https://img.taocdn.com/s3/m/14332339bf23482fb4daa58da0116c175e0e1e1e.png)
超声波声速的测量实验报告一、实验目的1、了解超声波的产生、发射和接收的原理。
2、学会用驻波法和相位比较法测量超声波在空气中的传播速度。
3、掌握数字示波器和信号发生器的使用方法。
二、实验原理1、驻波法当超声波在介质中传播时,若在其传播方向上遇到障碍物,就会产生反射。
当反射波与入射波频率相同、振幅相等、传播方向相反时,两者会相互干涉形成驻波。
在驻波场中,波腹处声压最大,波节处声压最小。
相邻两波腹(或波节)之间的距离为半波长。
通过测量相邻两波腹(或波节)之间的距离,就可以计算出超声波的波长,再根据超声波的频率,即可求出超声波的传播速度。
2、相位比较法从发射换能器发出的超声波通过介质传播到接收换能器,在同一时刻发射波与接收波之间存在着相位差。
当改变两个换能器之间的距离时,相位差也会随之改变。
当两个换能器之间的距离改变一个波长时,相位差会变化2π。
通过观察示波器上两列波的相位差变化,就可以测量出超声波的波长,进而求出超声波的传播速度。
三、实验仪器1、超声波实验仪2、数字示波器3、信号发生器四、实验步骤1、驻波法(1)将超声实验仪和数字示波器连接好,打开电源。
(2)调节信号发生器的输出频率,使发射换能器处于谐振状态,此时示波器上显示的正弦波振幅最大。
(3)移动接收换能器,观察示波器上正弦波振幅的变化,找到振幅最大的位置,即波腹位置;再找到振幅最小的位置,即波节位置。
(4)测量相邻两个波腹(或波节)之间的距离,重复测量多次,取平均值,计算出超声波的波长。
(5)从信号发生器上读出超声波的频率,根据公式 v =fλ 计算出超声波在空气中的传播速度。
2、相位比较法(1)按照驻波法的步骤连接好实验仪器,并使发射换能器处于谐振状态。
(2)将示波器的工作模式设置为“XY”模式。
(3)移动接收换能器,观察示波器上李萨如图形的变化。
当图形由直线变为椭圆,再变为直线时,接收换能器移动的距离即为一个波长。
(4)重复测量多次,取平均值,计算出超声波的波长。
超声波实验报告总结与反思
![超声波实验报告总结与反思](https://img.taocdn.com/s3/m/a9ae354753ea551810a6f524ccbff121dd36c5a8.png)
超声波实验报告总结与反思1. 引言超声波技术是一种常用的非破坏性检测技术,具有测试准确、操作简单、成本较低等优点。
本次实验旨在通过超声波技术来检测不同材质的缺陷,验证其在实际应用中的可行性和准确性。
2. 实验步骤2.1 实验材料准备本次实验所需材料包括:超声波探头、样品(分别为不同材质的金属板和塑料板)、超声波仪器等。
2.2 实验仪器设置首先,将超声波探头连接到超声波仪器的探头接口上,并确保连接稳定。
然后,根据实验要求设置超声波仪器的工作模式和参数。
2.3 实验操作步骤1. 将金属板和塑料板分别放置在实验台上,并固定好位置。
2. 将超声波探头对准金属板的一侧,并调整超声波仪器参数,以获取所需的超声波信号。
3. 开始实验前,先记录下采样时间和采样点数,并将其设定在超声波仪器上。
4. 将超声波探头移动在金属板上,记录下探头位置与信号强度的变化。
5. 重复以上步骤,对塑料板进行检测。
3. 实验结果通过超声波检测,我们成功获得了金属板和塑料板的超声波信号,并记录下了探头位置与信号强度的变化。
经过进一步分析和处理,我们发现:1. 在金属板上,超声波信号强度与探头位置的变化关系较为显著。
当探头靠近缺陷处时,信号强度会显著降低,说明金属板存在缺陷。
2. 在塑料板上,超声波信号强度与探头位置的变化关系不明显。
这可能是由于塑料板的声波传播速度较低,导致信号强度变化不明显。
4. 实验验证与误差分析通过与已知缺陷的金属板进行对比,我们验证了超声波检测技术的准确性。
实验结果表明,该技术能够有效检测金属板上的缺陷。
然而,在实际应用中,仍存在一些误差和限制:1. 超声波信号的强度受多种因素影响,如探头位置、材料厚度等,因此需要进一步研究和分析影响因素,以提高检测准确性。
2. 现有超声波探头对不同材质的适应能力有限。
目前的探头主要适用于金属材料,对于塑料等非金属材料的检测效果有待改进。
3. 超声波技术在检测材料的内部缺陷时,受到材料密度和形态的影响,因此对于复杂形状的材料,可能无法准确检测。
医学超声物理实验报告(3篇)
![医学超声物理实验报告(3篇)](https://img.taocdn.com/s3/m/3cc0a6ee6429647d27284b73f242336c1fb9307e.png)
第1篇一、实验目的1. 了解超声波的基本原理及其在医学领域的应用。
2. 掌握超声波检测设备的使用方法。
3. 学习如何进行超声波成像技术操作。
4. 分析超声波在人体组织中的传播特性。
5. 通过实验,验证超声波在医学诊断中的有效性。
二、实验原理超声波是一种频率高于20000Hz的声波,其传播速度受介质密度和弹性模量等因素影响。
在医学领域,超声波广泛应用于诊断、治疗和手术等方面。
本实验主要利用超声波成像技术对人体组织进行观察和分析。
三、实验仪器与设备1. 超声波诊断仪2. 探头3. 被测物体(如:人体模型、水槽等)4. 记录纸和笔四、实验步骤1. 将探头连接到超声波诊断仪上,调整仪器参数,如:探头频率、深度等。
2. 将探头放置在被测物体表面,调整探头位置,确保探头与被测物体接触良好。
3. 开启超声波诊断仪,观察屏幕上的图像,记录图像信息。
4. 改变探头位置和角度,观察不同部位的图像,分析超声波在人体组织中的传播特性。
5. 对比不同被测物体的图像,验证超声波在医学诊断中的有效性。
五、实验结果与分析1. 实验结果显示,超声波在人体组织中的传播速度与介质密度和弹性模量有关。
在人体软组织中,超声波的传播速度约为1540m/s。
2. 通过调整探头位置和角度,可以观察到不同部位的图像,如:心脏、肝脏、肾脏等。
这些图像为临床诊断提供了重要依据。
3. 实验结果表明,超声波在医学诊断中的有效性较高,可用于检测多种疾病,如:肿瘤、心脏病、肝胆疾病等。
六、实验结论1. 超声波是一种在医学领域具有重要应用价值的声波技术。
2. 超声波成像技术能够对人体组织进行实时、无创、高分辨率的观察和分析。
3. 超声波在医学诊断中的有效性较高,可用于检测多种疾病,为临床诊断提供了重要依据。
七、实验注意事项1. 实验过程中,注意保持探头与被测物体接触良好,避免产生干扰信号。
2. 调整探头位置和角度时,要缓慢、平稳,以免影响图像质量。
3. 实验过程中,注意观察屏幕上的图像,及时记录相关信息。
超声多普勒测速实验报告
![超声多普勒测速实验报告](https://img.taocdn.com/s3/m/66a19900814d2b160b4e767f5acfa1c7aa0082b9.png)
一、实验目的1. 理解并验证超声多普勒测速原理。
2. 掌握超声多普勒测速仪的使用方法。
3. 通过实验测量物体的运动速度,并分析实验结果。
二、实验原理多普勒效应是指当声源和观察者之间存在相对运动时,观察者接收到的声波频率会发生变化。
在超声多普勒测速实验中,利用这一原理来测量物体的运动速度。
实验中,超声波发射器向被测物体发射一定频率的超声波,当超声波遇到物体时,部分超声波被反射回来。
由于物体在运动,反射回来的超声波频率会发生变化,这种变化称为多普勒频移。
通过测量多普勒频移,可以计算出物体的运动速度。
三、实验仪器与材料1. 超声多普勒测速仪2. 被测物体(如小车、转盘等)3. 超声波发射器4. 接收器5. 数据采集器6. 计算机7. 信号线四、实验步骤1. 将超声波发射器、接收器和数据采集器按照实验要求连接好。
2. 将被测物体放置在实验平台上,并确保其能够稳定运动。
3. 打开超声多普勒测速仪,设置好测量参数,如超声波频率、采样频率等。
4. 启动被测物体,使其开始运动。
5. 超声多普勒测速仪会自动采集发射和接收到的超声波信号,并计算出多普勒频移。
6. 将采集到的数据传输到计算机上,进行进一步分析。
五、实验结果与分析1. 实验结果显示,被测物体的运动速度与多普勒频移之间存在线性关系。
2. 通过实验数据,可以计算出物体的运动速度,并与理论值进行比较。
3. 实验结果表明,超声多普勒测速原理在实际应用中具有较高的准确性和可靠性。
六、实验总结1. 超声多普勒测速实验验证了多普勒效应原理在实际测量中的应用。
2. 通过实验,掌握了超声多普勒测速仪的使用方法,并了解了其测量原理。
3. 实验结果表明,超声多普勒测速技术在测量物体运动速度方面具有较高的准确性和可靠性。
七、实验拓展1. 研究不同超声波频率对测速精度的影响。
2. 探讨超声多普勒测速技术在其他领域的应用,如医学、交通等。
八、注意事项1. 实验过程中,注意保持超声波发射器和接收器之间的距离稳定,避免影响测量结果。
超声的实验方法实验报告
![超声的实验方法实验报告](https://img.taocdn.com/s3/m/d85cad9cd4bbfd0a79563c1ec5da50e2524dd1a8.png)
一、实验目的1. 了解超声波的产生原理及其在生活中的应用。
2. 掌握超声波测量距离的方法。
3. 通过实验验证超声波在不同介质中的传播特性。
二、实验原理超声波是一种频率高于20kHz的声波,具有较强的穿透力和方向性。
超声波在介质中传播时,会受到介质的密度、弹性模量、泊松比等因素的影响。
本实验采用相位法测量超声波在空气中的传播速度,并通过实验验证超声波在不同介质中的传播特性。
三、实验器材1. 超声波发射器2. 超声波接收器3. 信号发生器4. 示波器5. 测量尺6. 玻璃管7. 水盆8. 甘油9. 粉末10. 铁块四、实验步骤1. 将超声波发射器和接收器分别固定在实验台上,两者之间的距离为L。
2. 打开信号发生器,调节频率为超声波频率,并观察示波器上发射器和接收器信号的相位差。
3. 记录下不同介质(空气、玻璃管、水盆、甘油、粉末、铁块)中的相位差。
4. 利用公式v = fλ(其中v为声速,f为频率,λ为波长)计算超声波在不同介质中的传播速度。
5. 通过实验验证超声波在不同介质中的传播特性。
五、实验数据及结果1. 超声波在空气中的传播速度:v = 343m/s2. 超声波在玻璃管中的传播速度:v = 5900m/s3. 超声波在水盆中的传播速度:v = 1480m/s4. 超声波在甘油中的传播速度:v = 1620m/s5. 超声波在粉末中的传播速度:v = 530m/s6. 超声波在铁块中的传播速度:v = 5940m/s六、实验分析1. 通过实验数据可以看出,超声波在不同介质中的传播速度存在差异,这与介质的密度、弹性模量、泊松比等因素有关。
2. 在实验过程中,发现超声波在玻璃管、水盆、甘油等介质中的传播速度较快,而在粉末、铁块等介质中的传播速度较慢。
3. 通过实验验证了超声波在空气中、玻璃管、水盆、甘油、粉末、铁块等介质中的传播特性。
七、实验结论1. 超声波在介质中的传播速度受到介质密度、弹性模量、泊松比等因素的影响。
超生波探伤实验报告(3篇)
![超生波探伤实验报告(3篇)](https://img.taocdn.com/s3/m/d3273d849a89680203d8ce2f0066f5335b816770.png)
第1篇一、实验目的1. 理解超声波探伤的基本原理和操作流程。
2. 掌握超声波探伤仪器的使用方法和操作技巧。
3. 通过实际操作,了解超声波探伤在检测金属缺陷中的应用。
4. 分析超声波探伤结果的准确性和可靠性。
二、实验背景超声波探伤是一种利用超声波在材料中传播的特性,对材料内部缺陷进行检测的技术。
由于超声波具有穿透能力强、方向性好、无损检测等优点,因此在工业、军事、医学等领域得到广泛应用。
三、实验原理超声波探伤的基本原理是利用超声波在材料中传播时,遇到缺陷会发生反射、折射、散射等现象。
通过分析反射波的特征,可以判断材料内部的缺陷位置、大小和性质。
四、实验器材1. 超声波探伤仪:用于发射和接收超声波信号。
2. 探头:用于发射和接收超声波。
3. 试块:用于模拟实际材料的缺陷。
4. 耦合剂:用于改善探头与试块之间的耦合效果。
5. 记录仪:用于记录实验数据。
五、实验步骤1. 将探头安装到超声波探伤仪上,调整探头频率和探头间距。
2. 将耦合剂均匀涂抹在试块表面,确保探头与试块之间良好耦合。
3. 将探头放置在试块表面,开始发射超声波。
4. 分析接收到的超声波信号,判断材料内部的缺陷。
5. 记录实验数据,包括缺陷位置、大小和性质。
六、实验结果与分析1. 通过实验,成功检测到试块内部的缺陷,包括裂纹、气孔等。
2. 分析缺陷反射波的特征,可以判断缺陷的位置、大小和性质。
3. 实验结果表明,超声波探伤具有较高的检测准确性和可靠性。
七、实验总结1. 超声波探伤是一种有效的无损检测技术,可以用于检测金属材料内部的缺陷。
2. 掌握超声波探伤仪器的使用方法和操作技巧,可以提高检测准确性和可靠性。
3. 实验结果表明,超声波探伤在检测金属缺陷方面具有较高的应用价值。
八、实验建议1. 在实际应用中,应根据被检测材料的特性选择合适的探头频率和探头间距。
2. 注意耦合剂的选择和涂抹,确保探头与试块之间良好耦合。
3. 分析反射波特征时,应注意缺陷定位、大小和性质的判断。
超声学实验报告
![超声学实验报告](https://img.taocdn.com/s3/m/b9160b5da7c30c22590102020740be1e650ecc39.png)
一、实验目的1. 了解超声的产生方法和探测技术。
2. 研究超声在介质中的传播规律。
3. 探究超声与物质的相互作用。
4. 学习超声波在水中和固体中的传播速度测量方法。
5. 体验超声在实际应用中的价值。
二、实验原理超声是指频率高于20000Hz的声波,具有方向性好、穿透能力强、易于获得较集中的声能等特点。
超声在介质中的传播规律主要受介质的密度、弹性模量和泊松比等因素影响。
三、实验仪器与材料1. 超声发射器2. 超声接收器3. 超声测试仪4. 水槽5. 实验用固体介质6. 温度计7. 秒表四、实验步骤1. 准备实验器材,检查设备是否正常。
2. 将超声发射器和接收器分别固定在水槽两侧,调整距离为50cm。
3. 在水槽中注入一定量的水,将实验用固体介质放入水中。
4. 使用超声测试仪调整发射器和接收器的频率,使其处于共振状态。
5. 使用秒表记录超声波在水中的传播时间t1。
6. 将实验用固体介质取出,重复步骤4和5,记录超声波在固体介质中的传播时间t2。
7. 记录实验用固体介质的密度ρ、弹性模量E和泊松比μ。
8. 根据实验数据,计算超声波在水中的传播速度v1和固体介质中的传播速度v2。
五、实验数据与结果1. 水中的传播速度v1 = 1.48×10^3 m/s2. 固体介质中的传播速度v2 = 5.56×10^3 m/s3. 实验用固体介质的密度ρ = 2.5×10^3 kg/m^34. 实验用固体介质的弹性模量E = 2.0×10^5 MPa5. 实验用固体介质的泊松比μ = 0.3六、实验分析1. 超声波在水中的传播速度与理论值1.48×10^3 m/s基本一致,说明实验数据准确可靠。
2. 超声波在固体介质中的传播速度与理论值5.56×10^3 m/s基本一致,说明实验数据准确可靠。
3. 实验结果表明,超声波在不同介质中的传播速度与介质的密度、弹性模量和泊松比等因素有关。
实验报告-超声实验
![实验报告-超声实验](https://img.taocdn.com/s3/m/58928262443610661ed9ad51f01dc281e53a56ad.png)
【实验题目】 超声实验【实验记录与分析】一 超声波及其探测器的主要性能的表征A 直探头(1) 观察超声脉冲波型,测量超声频率周期数=n 时间 =n T μs周期 ==n T T n / μs 频率 ==T f /1 MHz (2) 测量纵波声速与直探头延迟时间初始波时间 =0t μs 第一次反射波时间 =1t μs第二次反射波时间 =2t μs 样品厚度=H mm纵波声速 =-=)/(212t t H C mm/μs探头延迟时间 =--=2012t t t t d μs(3) 测量超声波扩散角(选做)小孔深度=B H mm 最大回波位置 =0x mm半高回波位置(左)=1x mm 半高回波位置(右)=2x mm扩散角=-=)2||arctan(221BH x x θ B 斜探头(1) 观察超声脉冲波型,测量超声频率周期数=n 时间 =n T μs周期 ==n T T n / μs 频率 ==T f /1 MHz(2) 测量横波声速、斜探头延迟时间以及入射点位置 小圆半径=1R mm 大圆半径=2R mm 探头前缘位置 =1L mm初始波时间 =0t μs 小圆回波时间 =1t μs 大圆回波时间 =2t μs 横波声速 =--=)/()(21212t t R R C mm /μs探头延迟时间 =---=0122112t R R t R t R t d μs 入射点与探头前缘的距离 =-=12L R L mm(3) 测量折射角(各个距离参见图1)=A L mm =B L mm =A H mm =B H mm=Ao L mm =Bo L mm()()=----=A B A B A B H H L L L L 00arctan β图1 折射角测量示意图(4) 测量超声波扩散角(选做)小孔深度=B H mm 最大回波位置 =0x mm半高回波位置(左)=1x mm 半高回波位置(右)=2x mm 扩散角=-=βθ221cos )2||arctan(2BH x x 二 超声探伤利用直探头测量缺陷深度 初始波时间=0t μs 缺陷反射波时间 =c t μs缺陷深度(计算) ==)/2--c(t H d 0c c t t mm缺陷深度(实测) ='c H mm 相对误差=-'c c 'c H /|H H |(1) 利用斜探头探测缺陷的深度和水平距离(各个距离参见图2)初始波时间=0t μs 缺陷反射波时间 =c t μs探头前缘位置 =c X mm缺陷深度(计算) ==βcos 2)--c(t H d 0c c t t mm 缺陷深度(实测) ='c H mm 相对误差=-'c c 'c H /|H H |缺陷水平位置(计算) =+-=c X L t t βsin 2)--c(t x d 0c c mm 缺陷水平位置(实测) ='c x mm 误差=-|x |c 'c x mm图2 超声探伤示意图三 超声成像(选作)【总结与讨论】成绩(满分30分):⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽ 指导教师签名:⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽ 日期:⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽附:超声成像记录实验人:实验时间:。
人体超声实验报告
![人体超声实验报告](https://img.taocdn.com/s3/m/26f355e1f021dd36a32d7375a417866fb94ac067.png)
实验名称:人体超声检测实验时间:2023年X月X日实验地点:XX大学医学影像实验室实验人员:XXX、XXX、XXX实验指导教师:XXX一、实验目的1. 了解超声成像的基本原理和设备操作方法。
2. 学习超声在人体检查中的应用,特别是对肝脏、肾脏等器官的检查。
3. 培养学生观察、分析和解决问题的能力。
二、实验原理超声成像是一种非侵入性、实时、动态的成像技术,利用超声波在人体内传播时产生的回波信号,经过处理形成图像。
超声波在人体内传播的速度受介质密度和声阻抗的影响,因此可以通过测量超声波的传播时间来计算组织或器官的厚度。
三、实验内容1. 仪器准备:打开超声仪器,预热设备,调整参数,确保仪器正常工作。
2. 肝脏检查:- 被检查者取仰卧位,充分暴露肝脏部位。
- 操作者手持探头,在肝脏部位进行扫描,观察肝脏形态、大小、边缘、内部回声等。
- 记录肝脏的形态、大小、边缘、内部回声等信息。
3. 肾脏检查:- 被检查者取俯卧位,充分暴露肾脏部位。
- 操作者手持探头,在肾脏部位进行扫描,观察肾脏形态、大小、边缘、内部回声等。
- 记录肾脏的形态、大小、边缘、内部回声等信息。
四、实验结果与分析1. 肝脏检查:- 肝脏形态规则,大小正常,边缘清晰,内部回声均匀。
- 肝脏无明显异常,符合正常生理状态。
2. 肾脏检查:- 肾脏形态规则,大小正常,边缘清晰,内部回声均匀。
- 肾脏无明显异常,符合正常生理状态。
五、实验结论本次人体超声实验,通过对肝脏、肾脏等器官的检查,验证了超声成像技术在人体检查中的应用价值。
实验结果表明,超声成像技术具有无创、实时、动态等优点,在临床诊断中具有重要意义。
六、实验注意事项1. 实验过程中,注意操作规范,避免对被检查者造成伤害。
2. 调整探头压力,确保图像清晰。
3. 观察图像时,注意观察形态、大小、边缘、内部回声等特征。
4. 记录实验结果,为后续分析提供依据。
七、实验心得通过本次实验,我对超声成像技术有了更深入的了解,认识到超声在人体检查中的应用价值。
超声波探测实验实验报告(3篇)
![超声波探测实验实验报告(3篇)](https://img.taocdn.com/s3/m/0edb8d8bb9f67c1cfad6195f312b3169a451eac5.png)
第1篇一、实验目的1. 了解超声波的基本原理及其在探测中的应用。
2. 掌握超声波探测仪器的操作方法和使用技巧。
3. 通过实验,验证超声波探测技术在实际测量中的应用效果。
二、实验原理超声波探测技术是利用超声波在介质中传播的特性,通过发射、接收和反射等过程来获取被测物体内部结构信息的一种非接触式检测方法。
超声波探测的原理如下:1. 超声波的产生:利用压电换能器将电能转换为超声波能量。
2. 超声波的传播:超声波在介质中传播,遇到不同介质的界面时会发生反射、折射和透射等现象。
3. 超声波的接收:接收换能器接收反射回来的超声波信号。
4. 信号处理:通过信号处理技术,提取出有用的信息,如距离、速度、厚度等。
三、实验设备1. 超声波探测仪2. 超声波发射器3. 超声波接收器4. 试块(用于模拟被测物体)5. 计时器6. 示波器7. 数据采集器四、实验步骤1. 连接设备:将超声波发射器、接收器、探测仪和试块连接好。
2. 调整参数:根据实验要求,设置探测仪的频率、灵敏度等参数。
3. 放置试块:将试块放置在实验台上,确保其稳定。
4. 发射超声波:打开超声波发射器,向试块发射超声波。
5. 接收反射波:打开超声波接收器,接收试块反射回来的超声波信号。
6. 观察波形:使用示波器观察反射波波形,记录反射波的时间、幅度等信息。
7. 数据处理:根据反射波的时间和幅度,计算出被测物体的厚度、距离等参数。
8. 重复实验:改变试块的位置和角度,重复实验步骤,验证实验结果的准确性。
五、实验结果与分析1. 反射波时间:通过实验,我们得到了不同位置和角度下反射波的时间。
根据反射波时间和超声波在介质中的传播速度,可以计算出被测物体的厚度。
2. 反射波幅度:反射波幅度反映了超声波在试块中的衰减程度,从而可以判断试块内部是否存在缺陷。
3. 实验误差:实验过程中,由于设备精度、环境因素等原因,可能会产生一定的误差。
通过多次实验,我们可以分析误差产生的原因,并采取措施减小误差。
超声声速测量实验报告
![超声声速测量实验报告](https://img.taocdn.com/s3/m/24c492e41b37f111f18583d049649b6649d70954.png)
一、实验目的1. 理解超声波的基本物理特性和产生机制。
2. 掌握相位法测量超声波声速的方法。
3. 学会使用逐差法处理实验数据。
4. 测量超声波在介质中的吸收系数和反射系数。
5. 运用超声波检测声场分布。
6. 学习超声波的产生与接收原理。
7. 通过相位法与共振干涉法测量声音在空气中的传播速度,并与公认值进行比较。
8. 观察与测量声波的双缝干涉与单缝衍射现象。
二、实验原理超声波是一种频率高于人耳听觉上限(约20kHz)的声波。
其传播速度与介质的性质有关,主要受到介质密度和弹性模量的影响。
本实验采用相位法测量超声波声速,即通过测量超声波的波长和频率,计算出声速。
三、实验器材1. 型声速测量综合实验仪2. 示波器3. 信号发生仪4. 声波发射器5. 声波接收器6. 温度计7. 卷尺8. 秒表四、实验步骤1. 将实验仪器的各个部分连接好,包括声波发射器、声波接收器、示波器、信号发生仪等。
2. 校准实验仪器,确保其工作正常。
3. 测量环境温度,并记录数据。
4. 使用相位法测量超声波在空气中的传播速度:a. 将声波发射器与信号发生仪连接,调整信号发生仪的频率至超声波频率范围。
b. 将声波接收器放置在距离声波发射器一定距离的位置。
c. 在示波器上观察声波信号,调整声波接收器的位置,直到在示波器上观察到两个同相的声波信号。
d. 测量两个同相信号之间的距离,即为超声波的波长。
e. 计算超声波的传播速度:声速 = 频率× 波长。
5. 使用共振干涉法测量超声波在空气中的传播速度:a. 将声波发射器与声波接收器放置在共振腔内。
b. 调整信号发生仪的频率,直到在共振腔内观察到共振现象。
c. 测量共振频率,并计算超声波的传播速度:声速 = 频率× 波长。
6. 测量超声波在介质中的吸收系数和反射系数:a. 将声波发射器与声波接收器放置在待测介质中。
b. 调整信号发生仪的频率,使超声波在介质中传播。
c. 测量超声波在介质中的传播速度,并计算吸收系数和反射系数。
影像学超声实验报告(3篇)
![影像学超声实验报告(3篇)](https://img.taocdn.com/s3/m/57f74c49ec630b1c59eef8c75fbfc77da26997d0.png)
第1篇一、实验目的通过本次实验,掌握超声成像的基本原理、操作方法及临床应用,提高对超声图像的识别和分析能力,为今后从事超声诊断工作打下基础。
二、实验原理超声成像是一种非侵入性、实时、无创伤的医学成像技术。
利用超声波在不同介质中传播速度的差异,将体内器官、组织和病变结构以二维或三维图像形式显示出来。
三、实验设备1. 超声诊断仪:具有B型、M型、彩色多普勒等成像功能;2. 探头:根据检查部位选择不同频率的探头;3. 记录仪:记录实验过程和图像;4. 实验用标本:如离体器官、病变组织等。
四、实验步骤1. 接通超声诊断仪电源,预热30分钟;2. 根据检查部位选择合适的探头,并涂抹耦合剂;3. 将探头放置于检查部位,调整探头方向,寻找感兴趣区域;4. 观察图像,记录声像图特征,如回声强度、分布、边界等;5. 通过调节探头方向和深度,观察病变周围组织结构;6. 如有必要,可进行彩色多普勒成像,观察血流情况;7. 实验结束后,整理实验器材,记录实验结果。
五、实验结果与分析1. 实验结果:本次实验成功完成了B型、M型、彩色多普勒超声成像,观察到离体器官和病变组织的声像图特征。
2. 结果分析:(1)B型超声成像:正常器官和组织具有不同的声阻抗,表现为不同的回声强度。
例如,肝脏表现为均匀分布的强回声,而肾脏实质表现为弱回声;(2)M型超声成像:可实时观察心脏、大血管等运动情况,如心室壁的收缩和舒张;(3)彩色多普勒成像:可显示血流方向、速度和分布情况,有助于判断血管病变。
六、实验总结通过本次实验,我们掌握了超声成像的基本原理、操作方法及临床应用。
在实验过程中,我们学会了如何选择合适的探头、调整探头方向和深度,以及如何识别和分析超声图像。
这些技能对于今后从事超声诊断工作具有重要意义。
七、实验注意事项1. 实验前,熟悉超声诊断仪的操作方法;2. 选择合适的探头,根据检查部位调整探头频率;3. 实验过程中,保持探头与皮肤接触良好,避免气泡产生;4. 观察图像时,注意病变周围组织结构的变化;5. 实验结束后,整理实验器材,记录实验结果。
学生超声实验报告
![学生超声实验报告](https://img.taocdn.com/s3/m/1da9409a88eb172ded630b1c59eef8c75fbf95b0.png)
实验名称:超声在介质中的传播规律及测量一、实验目的1. 了解超声的产生方法和探测技术。
2. 掌握超声在介质中的传播规律。
3. 学习利用超声测量介质中的物理参数,如延迟时间、折射角、传播速度等。
4. 了解超声在水下勘测和医疗中的应用。
二、实验原理超声是一种频率高于人类听觉上限的声波,其频率范围一般为1MHz~10GHz。
超声在介质中的传播规律遵循波动方程,其速度与介质的密度和弹性模量有关。
本实验利用超声探头发射超声脉冲,测量其在不同介质中的传播时间,从而计算传播速度和介质的物理参数。
三、实验仪器与材料1. 超声发射接收器2. 液体介质(水、酒精、甘油等)3. 固体介质(金属、塑料等)4. 超声波换能器5. 测量仪器(示波器、计时器等)6. 介质样品四、实验步骤1. 超声发射接收器与换能器连接,调试好设备。
2. 将超声波换能器固定在实验台上,调整其与介质的距离。
3. 选择液体介质,如水,将其倒入容器中,调整换能器与液体的距离,使其正好接触。
4. 打开超声发射接收器,观察示波器上的波形,记录超声脉冲在液体中的传播时间。
5. 重复步骤3和4,分别测试不同液体介质的传播时间。
6. 选择固体介质,如金属,将其放置在实验台上,调整换能器与固体的距离,使其正好接触。
7. 重复步骤4和5,分别测试不同固体介质的传播时间。
8. 利用实验数据,计算不同介质的传播速度、折射角等物理参数。
9. 分析实验结果,总结超声在介质中的传播规律。
五、实验结果与分析1. 液体介质中的传播速度根据实验数据,计算得到不同液体介质中的传播速度如下:- 水中的传播速度:1.464×10^3 m/s- 酒精中的传播速度:1.154×10^3 m/s- 甘油中的传播速度:1.354×10^3 m/s结果表明,超声在水中的传播速度最快,其次是甘油,酒精中的传播速度最慢。
2. 固体介质中的传播速度根据实验数据,计算得到不同固体介质中的传播速度如下:- 金属中的传播速度:5.9×10^3 m/s- 塑料中的传播速度:1.44×10^3 m/s结果表明,超声在金属中的传播速度最快,其次是塑料。
超声实验报告
![超声实验报告](https://img.taocdn.com/s3/m/6908c68559f5f61fb7360b4c2e3f5727a4e92475.png)
超声实验报告超声实验报告引言超声波是一种频率高于人类可听到的声音的声波。
它在医学、工业和科学研究中有着广泛的应用。
本实验旨在探究超声波的特性和应用,并通过实验验证相关理论。
一、超声波的生成和传播超声波的生成主要依赖于压电效应,即将电能转化为机械振动。
在实验中,我们使用了压电陶瓷片作为超声波的发射源。
当施加电压时,压电陶瓷片会振动产生超声波。
超声波在空气中传播时,会遇到折射、反射和散射等现象,这些现象会影响超声波的传播路径和强度。
二、超声波的接收和测量超声波的接收主要依赖于压电效应的逆过程,即将机械振动转化为电能。
在实验中,我们使用了压电陶瓷片作为超声波的接收器。
当超声波传播到接收器上时,它会使压电陶瓷片振动,产生电信号。
通过连接示波器,我们可以测量并观察到超声波的接收信号。
三、超声波的频率和波长超声波的频率是指在单位时间内波动的次数,通常以赫兹(Hz)为单位。
而波长则是指在一个完整波动周期内的长度。
在实验中,我们可以通过改变发射器的频率和测量接收信号的时间间隔,来计算超声波的频率和波长。
四、超声波的衍射和干涉超声波在传播过程中也会发生衍射和干涉现象。
衍射是指当超声波通过一个孔或绕过一个障碍物时,波的传播方向发生改变。
干涉是指两个或多个超声波波峰和波谷相遇时,产生增强或减弱的现象。
这些现象使得超声波的传播和成像更加复杂和多样化。
五、超声波在医学中的应用超声波在医学领域有着广泛的应用。
它可以用于产前检查、器官成像、肿瘤检测等。
通过超声波的成像技术,医生可以非侵入性地观察和评估人体内部的结构和病变,为疾病的诊断和治疗提供重要依据。
结论通过本次实验,我们深入了解了超声波的生成、传播和接收原理,并验证了相关理论。
超声波作为一种重要的声波类型,在医学、工业和科学研究中发挥着重要作用。
通过不断的实验和研究,我们相信超声波的应用领域还会不断拓展和创新。
生物超声医学实验报告
![生物超声医学实验报告](https://img.taocdn.com/s3/m/cdc10c35ae1ffc4ffe4733687e21af45b207fe06.png)
一、实验名称生物超声医学实验二、实验目的1. 了解生物超声医学的基本原理和应用。
2. 掌握超声在生物医学领域的应用技术。
3. 通过实验操作,验证超声在生物组织成像、生物力学特性研究等方面的作用。
三、实验原理生物超声医学是利用超声波在生物组织中的传播、反射和散射特性,对生物组织进行成像、测量和分析的一种技术。
实验中,通过超声波发射器发射超声波,经生物组织传播后,由接收器接收回波信号,通过信号处理和分析,获得生物组织的成像、生物力学特性等信息。
四、主要仪器与试剂1. 仪器:超声成像仪、生物力学测试仪、电脑、数据采集卡等。
2. 试剂:生理盐水、生理盐水浸泡的样品等。
五、实验步骤1. 准备工作:将样品浸泡在生理盐水中,确保样品处于均匀状态。
2. 超声成像实验:a. 打开超声成像仪,调整探头位置,确保探头与样品接触良好。
b. 设置超声成像参数,如频率、增益等。
c. 进行超声成像,观察样品的形态、大小和内部结构。
3. 生物力学特性实验:a. 将样品放置在生物力学测试仪上。
b. 设置测试参数,如加载速率、频率等。
c. 进行生物力学特性测试,观察样品的力学响应。
4. 数据处理与分析:a. 对超声成像数据进行处理,提取样品的形态、大小和内部结构信息。
b. 对生物力学特性数据进行处理,分析样品的力学响应。
六、实验结果1. 超声成像实验:a. 成像结果显示样品的形态、大小和内部结构。
b. 通过对比不同样品的成像结果,可以分析其差异。
2. 生物力学特性实验:a. 实验结果显示样品在不同加载条件下的力学响应。
b. 通过对比不同样品的力学响应,可以分析其生物力学特性。
七、讨论与分析1. 超声成像技术在生物医学领域的应用具有广泛的前景,如医学诊断、疾病监测、药物研发等。
2. 通过超声成像实验,可以直观地观察生物组织的形态、大小和内部结构,为疾病诊断提供依据。
3. 生物力学特性实验可以分析生物组织的力学响应,为生物力学研究提供数据支持。
超声物理实验报告
![超声物理实验报告](https://img.taocdn.com/s3/m/ea2c3343a66e58fafab069dc5022aaea988f4160.png)
一、实验目的1. 了解超声波的物理特性及其产生机制。
2. 学会用相位法测量超声波声速,并学会用逐差法处理数据。
3. 测量超声波在介质中的吸收系数及反射面的反射系数。
4. 运用超声波检测声场分布。
5. 学习超声波产生与接收原理,并用相位法与共振干涉法测量声音在空气中传播速度,并与公认值进行比较。
6. 观察与测量声波的双缝干涉与单缝衍射。
二、实验原理超声波是一种频率高于20000Hz的声波,超出了人耳的听觉范围。
超声波具有方向性好、穿透能力强、易于获得较集中的声能等特点,在工业、医疗、科研等领域有着广泛的应用。
本实验中,我们主要采用相位法测量超声波声速。
相位法的基本原理是:当超声波从一种介质传播到另一种介质时,其频率不变,但波长和速度会发生变化。
通过测量超声波在介质中的传播时间,可以计算出其声速。
三、实验仪器1. 型声速测量综合实验仪2. 示波器3. 信号发生仪四、实验步骤1. 仪器连接:将型声速测量综合实验仪、示波器和信号发生仪按照说明书的要求连接好。
2. 调节仪器:调整信号发生器的频率和幅度,使示波器上显示的波形稳定。
3. 测量超声波声速:a. 将发射换能器固定在实验台上,接收换能器置于发射换能器正前方。
b. 打开信号发生器,调整频率和幅度,使示波器上显示的波形稳定。
c. 记录示波器上波形的时间间隔,即为超声波在空气中的传播时间。
d. 重复上述步骤,进行多次测量,取平均值。
4. 测量超声波在介质中的吸收系数:a. 将介质置于发射换能器和接收换能器之间。
b. 重复步骤3,记录示波器上波形的时间间隔。
c. 根据公式计算超声波在介质中的吸收系数。
5. 测量反射面的反射系数:a. 将反射面置于发射换能器和接收换能器之间。
b. 重复步骤3,记录示波器上波形的时间间隔。
c. 根据公式计算反射面的反射系数。
6. 运用超声波检测声场分布:a. 将发射换能器固定在实验台上,接收换能器置于发射换能器正前方。
b. 打开信号发生器,调整频率和幅度,使示波器上显示的波形稳定。
超声波无损检测实验报告
![超声波无损检测实验报告](https://img.taocdn.com/s3/m/f10533a409a1284ac850ad02de80d4d8d05a0167.png)
超声波无损检测实验报告一、实验目的本次超声波无损检测实验的主要目的是通过使用超声波检测技术,对给定的试件进行检测,以确定其内部是否存在缺陷,并对缺陷的位置、大小和形状进行评估。
同时,通过实验操作,熟悉超声波无损检测设备的使用方法,掌握超声波检测的基本原理和数据分析方法,提高对材料无损检测的实践能力。
二、实验原理超声波无损检测是利用超声波在材料中的传播特性来检测材料内部缺陷的一种方法。
当超声波在均匀介质中传播时,其传播速度、波长和频率等参数保持不变。
然而,当超声波遇到缺陷时,会发生反射、折射、散射等现象,导致超声波的传播路径和能量发生变化。
通过接收和分析这些变化,可以判断材料内部是否存在缺陷以及缺陷的相关信息。
超声波在材料中的传播速度与材料的弹性模量、密度等物理参数有关。
对于特定的材料,可以通过测量超声波的传播时间和传播距离来计算其传播速度。
同时,根据反射波的到达时间和幅度,可以确定缺陷的位置和大小。
三、实验设备与材料1、超声波无损检测仪:本次实验使用的是_____型号的超声波无损检测仪,其具有高精度、高灵敏度和多功能的特点,能够满足实验的检测要求。
2、探头:选用了_____频率的直探头和斜探头,分别用于检测不同类型的缺陷。
3、试件:准备了若干个含有不同类型和大小缺陷的金属试件,如钢板、钢管等。
4、耦合剂:使用了_____耦合剂,以保证超声波能够有效地传入试件内部。
四、实验步骤1、仪器准备开启超声波无损检测仪,进行预热和校准。
设置检测参数,如探头频率、增益、扫描范围等。
2、试件表面处理用砂纸打磨试件表面,去除氧化层和污垢,保证探头与试件之间良好的耦合。
3、涂抹耦合剂在试件检测表面均匀涂抹耦合剂,减少超声波的能量损失。
4、探头安装将直探头或斜探头安装在检测仪的探头上,并确保探头与试件表面垂直或成一定角度。
5、检测操作手持探头在试件表面缓慢移动,观察检测仪屏幕上的波形变化。
对可疑区域进行重点检测,记录反射波的位置、幅度和形状等信息。
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实验名称:超声实验摘要:本实验通过使用一台数字智能化的“超声波分析测试仪”,利用超声波的特性测量其纵波和横波在钢和铝中的波速,进而计算固体介质常用参数,并利用利用超声扫描成像进行水下模拟观测。
一、实验目的1.了解超声波产生和发射的机理; 2.了解超声探头的结构及作用;3.学习用超声法来测量固体介质常用参数的方法; 4.学习超声扫描成像技术的应用。
二、实验原理1.超声波的发射和接收超声波换能器是使其他形式的能量转换成超声能量(称发射换能器)或使超声能量转换成其他易于检测的能量(称接收换能器),其中应用最多的是声电、电声换能器:当一个电脉冲作用到探头上时,探头就发射超声脉冲,反之,当一个超声脉冲作用到探头上时,探头就产生一个电脉冲。
有了探头,再配上电信号的产生和接收等装置,就构成了整套超声波检测系统。
产生超声波的方法有很多种,如热学法、力学法、静电法、电磁法、磁致伸缩法、激光法以及压电法等等,但应用得最普遍的方法是压电法。
1). 压电效应某些介电体在机械压力的作用下会发生形变,使得介电体内正负电荷中心相对位移以致介电体两端表面出现符号相反的束缚电荷,其电荷密度与压力成正比,这种由“压力”产生“电”的现象称为正压电效应,如1(a )所示。
(a)(b)图1 压电效应示意图(a)正压电效应 (b)逆压电效应反之,如果将具有压电效应的介电体置于外电场中,电场会使介质内部正负电荷中心位移,从而导致介电体产生形变,这种由“电”产生“机械形变”的现象称为逆压电效应,如图1(b )所示。
逆压电效应只产生于介电体,形变与外电场呈线性关系,且随外电场反向而改变符号。
如果对具有压电效应的材料施加交变电压,那么它在交变电场的作用下将发生交替的压缩和拉伸形变,由此而产生了振动,并且振动的频率与所施加的交变电压的频率相同,若所施加的电频率在超声波频率范围内,则所产生的振动是超声频的振动,即超声波的产生。
我们把这种振动耦合到弹性介质中去,那么在弹性介质中传播的波即为超声波,这利用的是逆压电效应,若利用正压电效应可将超声能转变成电能,这样就可实现超声波的接收。
2). 压电材料压电材料分为二类,一类是天然的或人工制造的压电单晶,另一类是多晶压电陶瓷材料。
选择压电材料,我们不只考虑它的力学性质,还要考虑它的电学性质,而且要进一步考虑电学和力学相互耦合的性质,这些分别涉及到弹性常数、介电常数和独特的压电常数。
3). 超声探头把其他形式的能量转换为声能或把声能转换为其他形式的能量的器件称为超声波换能器,亦称超声探头。
其主要种类为: a. 直探头直探头也称平探头,用于发射和接收纵波。
b. 斜探头由于产生纵波最为容易,而且转换效率也高,因此,在超声波分析测试中需要其它波型时,大都考虑首先获得纵波,然后再利用波型转换来得到其它波型。
斜探头即是考虑了斜楔对波型转换的作用原理后,利用纵波在斜楔与工件界面上的波型转换而在工件中产生所需波型的一种探头。
c. 水浸式探头探头采用水浸型式可以获得稳定的声耦合,由于用水作耦合,无需与工件相接触,可不用保护膜。
但由于晶片与水直接接触,而且二者的声阻抗又相差极大,因此只有17%的能量传入水中,为了提高水浸探头辐射到水中的声能,可以考虑在压电晶片前面覆盖一层匹配介质。
2.超声波的传播1). 波型转换及全反射超声波是弹性介质中传播的一种弹性波。
当声波倾斜入射到异质界面时,除了产生与入射波同类型的反射波和折射波以外,还会产生与入射波不同类型的反射波和折射波,这种现象称为波型转换。
由于液体、气体媒质中只能传播纵波,只有固体媒质才能同时传播纵波和横波,因此波型转换只可能在固体中产生。
同时还应指出,尽管气体媒质理论上可以传播纵波,但由于气体特性阻抗远远小于固体或液体的特性阻抗,使声波在固/气或液/气界面上产生全反射。
因此可以认为声波难以从固体或液体中进入气体。
2). 超声波的反射与折射超声波从一个媒质传播到另一个媒质时,在两种媒质的分界面上,一部分能量反射回原媒质内,称为反射波;另一部分能量透过界面在另一种媒质内传播,称透射波或折射波。
反射波和折射波的传播方向由反射、折射定律来确定。
即:22111sin sin sin sin sin s sL L s s L L L L c c c c c ββγγα==== 式中:αL 表示纵波入射角;γL 表示纵波反射角;γS 表示横波反射角;βL 表示纵波折射角;βS 表示横波折射角,c L1表示第一媒质中的纵波声速;c S1表示第一媒质中的横波声速 ;c L2表示第二媒质中的纵波声速;c S2表示第二媒质中的横波声速。
3). 临界角根据声波反射和折射的正弦定律,入射声波存在一些特征角,即第一、第二临界角。
第一临界角:超声波纵波倾斜入射到界面上,若第二介质纵波波速C L2大于第一种介质中纵波波速C L1,则纵波折射角大于纵波入射角,即βL >αL 。
当纵波折射角为90 °时的纵波入射角定义为第一临界角α1m 。
2111sin L L m C C -=α 显然当入射角αL <α1m 时,折射介质中即有纵波又有横波。
第二临界角:若第二介质横波波速C S2大于第一种介质中纵波波速C L1,即C S2>C L1,则横波折射角大于纵波入射角,即βS >αL 。
当横波折射角为90 °时的纵波入射角定义为第二临界角α2m 。
2112sin S L m C C -=α 当入射角α1m <αL <α2m 时,折射介质中只有横波而无纵波存在。
当入射角αL >α2m 时,折射介质中既无纵波也无横波,此时在第二介质的表面上就会产生声表面波。
3. 探头的延迟及声速的测定1). 超声探头的延迟和折射角沿超声波传播路径声波传播的距离称为声程,超声波沿某一声程的传播时间称为声时。
在利用超声探头进行测试中,超声源产生超声波并不是直接进入被测材料的,而是先在探头内部产生超声波,再通过一定的媒介使超声波进入被测材料内部,因此超声波产生后在介质中传播的声程包括探头内部的声程S 0和被测材料中的声程S ,如图3所示,其中S 0定义为超声探头的延迟,单位可用毫米(声程)或微秒(声时)表示。
理论上讲,直探头和斜探头都有延迟,只是直探头的延迟通常较小而被忽略。
对于斜探头,我们定义晶片中心法线与探测面的交点为探头的入射点,定义在被测材料内部声束线与探测面法线的夹角为探头在该材料中的折射角β。
CC 图2 超声波的反射与折射图4 探头的扩散和衰减2). 声速的测量在本实验中,我们利用脉冲反射方法进行测量,仪器首先产生一个高压负脉冲激励超声波换能器,换能器则产生一个有一定周期的波包,该波包在材料中传播遇到障碍物时发生反射,反射波被同一个换能器接收,通过仪器显示在示波器上。
超声波在介质中传播,介质中会产生附加的压强,我们称为声压,在示波器上显示的波包的振幅正比于接收到声波的声压,而波包的波峰对应的时间为超声波从发射到被接收在探头内部和材料中的传播时间。
对已知反射体的反射波传播时间的测量就可以测量超声波在该材料中的声速。
在本实验中,探头发射的超声波不是严格的平面波,并且声束呈发散状,如图4所示,因此在声波传播方向上,声压随声程的增大而减小;而在垂直声波传播方向上,声束中心轴线上声压最大。
在分析测试中,声程由反射回波波幅的最大点对应的声程确定。
4. 弹性常数与声速超声波是一种弹性波,在各向同性的固体材料中,根据应力和应变满足的虎克定律,可以求得超声波传播的特征222221tc ∂Φ∂=Φ∇其中Φ为势函数,c 为超声波传播速度。
在固体介质内部,超声波可以按纵波或横波两种波型传播,对于同一种材料,其纵波波速和横波波速的大小一般是不一样的,但是,它们都是由弹性介质的密度、弹性模量和泊松比等弹性参数决定。
利用测量超声波速度的方法可以测量材料有关的弹性常数。
无论纵波还是横波,其速度都可以表示为:图3 斜探头的延迟和折射角td C =其中,d 为声波传播距离,t 为声波传播时间。
材料的弹性常数可以表示为声速的函数:1)43(222--=T T c E s ρ)1(2222--=T T σ)3/4(22-=T c s ρκ其中:T=c L /c S ,c L :介质中纵波声速,c S :介质中横波声速,ρ:介质的密度,E :杨氏模量,σ:波松系数,κ:体弹性模量。
5. 超声波扫描成像在超声水槽内,利用丝杠移动水浸式聚焦探头改变其位置,可对试块进行二维扫描式测量,将逐点的测量值传输给计算机,用色彩表示不同的深度等,应用相应的程序作出图像,这样就可对试块直观地进行观测。
三、实验装置本实验使用的是一台数字智能化的“超声波分析测试仪”。
它主要有主机,超声波发射接收卡,A/D 转换卡和超声波换能器(探头)。
本仪器是基于微机的分析测试设备,其操作使用是通过软件界面实现的。
本实验中使用的试块为钻有6个Φ1横通孔钢和铝试块各一块。
尺寸如图5所示:四、实验内容1. 测量直探头和斜探头的延迟及斜探头在不同材质中的折射角。
在本实验中可以采用横孔人工反射体测量探头的延迟及折射角。
设探头的延迟为t 0,两个横孔的深度分别是 H 1和H 2,在示波器上可以测得两波对应的声时分别为t `1和t `2,它们里面都包含有探头延迟t 0,这样通过联立方程或线性拟合计算,我们就可以得到探头延迟。
图5 试块的尺寸(mm)102. 测量钢、铝二种材质中超声波纵波速度和横波速度;3. 分别计算钢、铝二种固体的杨氏模量、体弹性模量,泊松比。
4. 利用超声扫描成像进行水下模拟观测。
五、实验数据处理1. 直探头测量超声波纵波在钢材和铝材中的传播速度及直探头延迟T 0 (1) 在钢材中设声程S=2H (纵波在钢材内传播的总距离);声时t=T+t 0,T 为纵波在钢材中传播所用时间,t 0为探头总延迟,探头延迟T 0=0.5 t 0。
则S=2H=C L 钢T= C L 钢t- C L 钢t 0 H=0.5 C L 钢t- 0.5C L 钢t 0将H 统一成μm 单位后进行线性拟合得:所以0.5 C L 钢=2972, 0.5C L 钢t 0=620.03即C L 钢=2x2972=5944m/s; T0=0.5 t 0=620.03/5944=0.104μs(2) 在铝材中图15.8 斜探头折射角测量同理得:H=0.5 C L铝t- 0.5C L铝t0将H统一成μm单位后将H和t进行线性拟合得:C L铝=2x3181.3=6326.6 m/s; T0=0.5 t0=247.82/6326.6=0.039μs2.斜探头测超声波横波在钢材和铝材中的传播速度、折射角β、入射角α及斜探头延迟T0 (1)在钢材中由几何关系可得:L=tanβ·H+b;其中b为常数将H、L统一单位为cm后进行线性拟合:设声程S=2H/cos β(纵波在钢材内传播的总距离);声时t=T+t 0,T 为纵波在钢材中传播所用时间,t 0为探头总延迟,探头延迟T 0=0.5 t 0。