大学物理实验报告-声波衰减系数的测定
超声波衰减系数的测量实验报告
北京交通大学大学物理实验设计性实验报告实验题目超声波衰减系数的测量学院电气工程学院班级学号姓名首次实验时间年月日超声波衰减系数的测量实验方案一、实验任务：超声波在介质中传播，声波衰减与介质的特性和状态有关系，试用超声声速测定仪研究超声波在空气和液体（水）中的衰减系数，并研究超声波的频率与激励电信号波型对超声波在空气和水中的衰减系数的影响。
要求衰减系数测量误差不大于5%。
二、实验要求：1、参阅相关资料，了解超声波换能器种类，特别是压电式超声换能器工作原理。
了解超声波在不同介质中的传播特性。
2、熟悉超声声速测定仪和示波器的使用方法。
3、采用两种频率的正弦波分别测试超声波空气和液体（水）中的衰减系数，并确认数据结果的误差符合设计要求。
4、采用方波或脉冲波再分别测试超声波空气和液体（水）中的衰减系数，并确认数据结果的误差符合设计要求。
三、实验方案：1、物理模型的确立：超声波在损耗介质中的准驻波效应图1.超声波波束在空气中的传播和反射设产生超声波的波源处于坐标系原点O ，入射超声波波束沿坐标系x 轴方向传播，其波动方程为：()0=A exp y i t x ωγ-⎡⎤⎣⎦入 （1） 反射波的波动方程为：()(){}00=exp 2y RA i t x x ωγ+-反 （2） 其中，R 为反射系数，k i γα=-为波的传播系数，α是介质的衰减系数，2k πλ=是波矢。
入射波和反射波在0～0x 区间叠加，其合成波的波动方程为：()(){}()()()(){}0000022000000exp exp 2cos cos 2sin sin 2x x x x i t x x y A i t x RA i t x x e A e kx RA e k x x i A e kx RA e k x x ααωααωγωγ----=-++-⎡⎤⎡⎤⎣⎦⎣⎦⎡⎤⎡⎤=+----⎣⎦⎣⎦O X 0 X（3）合成波各点均作简谐振动，其振幅分布为：()()12002222002Re cos 2x x x x A A e R e k x x ααα---⎡⎤=++-⎣⎦（4） 如果利用超声波接收器作反射面，则超声波接收器收到的合成波振幅为: ()01x A A R e α-=+ (5) 因为超声波发生器和接收器是由同一材料制成，所以有：00A U A U =（6） 其中0U 是信号发生器输出电压数值，U 是示波器显示电压数值。
超声波衰减系数的测量-讲义及数据
超声设计性实验： 超声波衰减系数的测量一、实验目的：测量超声波在空气和水中的衰减系数二、实验原理：超声波在损耗介质中的准驻波效应图1.超声波波束在空气中的传播和反射设产生超声波的波源处于坐标系原点O ，入射超声波波束沿坐标系x 轴方向传播，其波动方程为：()0=A exp y i t x ωγ-⎡⎤⎣⎦入（1）反射波的波动方程为：()(){}00=exp 2y RA i t x x ωγ+-反 （2）其中，R 为反射系数，k i γα=-为波的传播系数，α是介质的衰减系数，2k πλ=是波矢。
入射波和反射波在0～0x 区间叠加，其合成波的波动方程为：()(){}()()()(){}0000022000000exp exp 2cos cos 2sin sin 2x x x x i t xx y A i t x RA i t x x e A e kx RA e k x x i A e kx RA e k x x ααωααωγωγ----=-++-⎡⎤⎡⎤⎣⎦⎣⎦⎡⎤⎡⎤=+----⎣⎦⎣⎦（3）OX 0X合成波各点均作简谐振动，其振幅分布为：()()12002222002Recos 2x x x xA A e R ek x x ααα---⎡⎤=++-⎣⎦（4）如果利用超声波接收器作反射面，则超声波接收器收到的合成波振幅为:()01xA A R e α-=+ (5)因为超声波发生器和接收器是由同一材料制成，所以有：00A UA U =（6） 其中0U 是信号发生器输出电压数值，U 是示波器显示电压数值。
设超声波接收器在任意波峰位置处i x 时，示波器显示电压数值为i U ，则()()0ln ln 1A A R x α=+-（7）令()()00ln ln i U A A U y ==（8）()ln 1b R =+（9）则（7）式可以写成：y b x α=-（10）利用直线拟合方法，可以测量超声波在介质中的衰减系数。
声速测定中声强的综合衰减系数的测定
第18卷第1期大 学 物 理 实 验 Vol.18No.12005年3月出版PHY SICA L EXPERI MENT OF CO LLEGE Mar.2005收稿日期:2004-10-14文章编号:1007-2934(2005)01-0025-03声速测定中声强的综合衰减系数的测定张 庆 李卓凡 王小怀(韩山师范学院,潮州,521041)摘 要 本文对声速测定实验中声强的衰减进行分析,介绍测量声强综合衰减系数的实验方法并给出实验结果。
关键词 声速测定;超声换能器;声强;综合衰减系数中图分类号:042211 文献标识码:A1 问题的提出利用超声换能器测声音在空气中的传播速度的方法是:位于同一水平高度两个频率相同,相向而立的压电陶瓷换能器,其中一个在交流信号激励下发出平面超声波沿水平方向传至另一换能器表面反射,入射波和多次反射声波的迭加的结果使接收换能器输出一简谐交流信号,这一信号的幅值随接收换能器相对声源的位置改变而变化,当接收换能器测得两相邻的极大值时,接收换能器所处位置的距离正好是该声波的半波长,利用激励信号的频率和波长,即可算出当前环境下的声速。
如图1所示。
图1 声速测定示意图在测量过程中,接收换能器接收到的信号的振幅随接收换能器远离发射换能器而逐渐变小。
也就是说,声音随传播的距离变大声强变小了,在具体的实验中这个变化的规律如何是本文要探讨的问题。
2 声速测定中声强的综合衰减系数声音在传播过程中会衰减,声波反射也会衰减;加上换能器发出的声波也不可能是一个平面波,两换能器的不共轴以及固有频率很难完全一致等,这些都是造成声强衰减的因素。
由于影响声强衰减的因素众多,也很难对某一因素对其衰减做一一的测定,因此只能对所使用的系统声强的衰减做一综合的分析。
因此定义为测量系统的声强综合衰减系数。
—52—3 系统的声强综合衰减系数的测定如图1所示,把声速测定实验中观察接收换能器输出波形的示波器上并接一数字交流毫伏计,通过观察波形极大和极小时读取接收换能器输出的电压值及其相应的位置如表1所示。
超声波衰减系数的测量实验报告
北京交通大学大学物理实验设计性实验报告实验题目超声波衰减系数的测量学院电气工程学院班级学号姓名首次实验时间年月日超声波衰减系数的测量实验方案一、实验任务：超声波在介质中传播，声波衰减与介质的特性和状态有关系，试用超声声速测定仪研究超声波在空气和液体（水）中的衰减系数，并研究超声波的频率与激励电信号波型对超声波在空气和水中的衰减系数的影响。
要求衰减系数测量误差不大于5%。
二、实验要求：1、参阅相关资料，了解超声波换能器种类，特别是压电式超声换能器工作原理。
了解超声波在不同介质中的传播特性。
2、熟悉超声声速测定仪和示波器的使用方法。
3、采用两种频率的正弦波分别测试超声波空气和液体（水）中的衰减系数，并确认数据结果的误差符合设计要求。
4、采用方波或脉冲波再分别测试超声波空气和液体（水）中的衰减系数，并确认数据结果的误差符合设计要求。
三、实验方案：1、物理模型的确立：超声波在损耗介质中的准驻波效应图1.超声波波束在空气中的传播和反射设产生超声波的波源处于坐标系原点O ，入射超声波波束沿坐标系x 轴方向传播，其波动方程为：()0=A exp y i t x ωγ-⎡⎤⎣⎦入 （1） 反射波的波动方程为：()(){}00=exp 2y RA i t x x ωγ+-反 （2） 其中，R 为反射系数，k i γα=-为波的传播系数，α是介质的衰减系数，2k πλ=是波矢。
入射波和反射波在0～0x 区间叠加，其合成波的波动方程为：()(){}()()()(){}0000022000000exp exp 2cos cos 2sin sin 2x x x x i t x x y A i t x RA i t x x e A e kx RA e k x x i A e kx RA e k x x ααωααωγωγ----=-++-⎡⎤⎡⎤⎣⎦⎣⎦⎡⎤⎡⎤=+----⎣⎦⎣⎦O X 0 X（3）合成波各点均作简谐振动，其振幅分布为：()()12002222002Re cos 2x x x x A A e R e k x x ααα---⎡⎤=++-⎣⎦（4） 如果利用超声波接收器作反射面，则超声波接收器收到的合成波振幅为: ()01x A A R e α-=+ (5) 因为超声波发生器和接收器是由同一材料制成，所以有：00A U A U =（6） 其中0U 是信号发生器输出电压数值，U 是示波器显示电压数值。
声波衰减系数的测量实验报告
南昌大学物理实验报告课程名称：普通物理实验（2）实验名称：声波衰减系数的测量学院：专业班级:学生姓名：学号:实验地点：座位号:实验时间:一、实验目的：测出声波在空气中声强衰减系数。
二、实验仪器：声速测定仪、数字示波器、函数信号发生器、信号连接线等。
三、实验原理：1、声强与声压之间的关系声波在介质传播过程中，其能量随着传播距离的增加而逐渐减弱的现象称为声波的衰减。
声功率是指声源在单位时间内辐射的总声能量，常用W表示，单位为瓦。
声功率是表示声源特性的一个物理量，声功率越大，表示声源单位时间内发射的声能量越大，引起的噪声越强。
声强是指在声场中垂直于声波传播方向上，单位时间内通过单位面积的声能，常以I表示，单位为瓦/平方米。
声波在媒介中传播时，声强衰减如下式所示：???= ????????式中？表示入射初始声强，荻深入媒质？距离处的声强，？为衰减系数。
目前，在声学测量中，声强和声功率通常不易直接测量，往往要根据测出的声压通过换算来求得，故常用声压来衡量声音的强弱。
声波在大气中传播时，引起空气质点的振动，从而使空气密度发生变化。
在声波所达到的各点上，气压时而比无声时的压强高，时而比无声时的压强低，某一瞬间介质中的压强相对于无声波时压强的改变量称为声压，记为？？单位是帕斯卡。
在自由声场中，声波传播方向上某点声强？与声压??媒介特性阻抗Z存在如下关系：????= 2??2、声压与电压关系超声换能器的核心部件是压电陶瓷片。
压电陶瓷片是用多晶体结构的压电材料（如钛酸钡），在一定的温度下经极化处理制成的。
它具有压电效应。
在简单情况下，压电材料受到与极化方向一致的应力？?寸，在极化方向上产生一定的电场强度??它们之间有一简单的线性关系？?= ?????反之，当在压电材料的极化方向上加电场？时，材料的伸缩形变？与电场？也有线性关系？?= ?????比例系数?? ?称为压电常数，它与材料性质有关由于？1和?? ?和？之间具有简单的线性关系，因此，能将正弦交流信号变成压电材料纵向长度的伸缩，使压电陶瓷成为声波的波源。
声波在空气中的衰减系数
声波在空气中的衰减系数《探索声波在空气中的衰减系数》嗨，小伙伴们！今天咱们要一起去探索一个超级有趣的东西——声波在空气中的衰减系数。
你们可能会想，这是什么呀？听起来好复杂呢！其实呀，就像我们在操场上玩球，球在滚动的过程中会慢慢停下来一样，声波在空气中传播的时候，也会慢慢变弱，而这个让它变弱的程度就和衰减系数有关啦。
我有一次和我的好朋友小明一起做了个超级有趣的小实验，来感受声波的神奇呢。
我们找了一个小铃铛，这个小铃铛可漂亮啦，就像一个银色的小精灵。
当我们轻轻摇晃这个小铃铛的时候，它就会发出清脆的声音，“铃铃铃”的，那声音就像山间的小溪在流淌，清脆又好听。
我们站在离铃铛大概一米远的地方，能很清楚地听到铃铛的声音。
可是呀，当我们慢慢往后退，退到大概五米远的时候，就发现铃铛的声音变小了，也没有那么清脆了，就好像小铃铛的嗓子有点哑了一样。
这就是声波在传播过程中变弱了呢。
那这个声波在空气中的衰减系数到底是怎么回事呢？我就去问我的科学老师啦。
老师可厉害了，就像一本行走的百科全书。
老师说呀，声波在空气中传播的时候，会和空气里的好多东西“打交道”。
比如说空气里的小颗粒啦，就像一群调皮的小捣蛋鬼，它们会阻挡声波的前进，让声波的能量一点点地减少。
还有呀，空气分子自己也不是老老实实地待着的，它们就像一群在舞池里跳舞的小人，声波来了，它们就会把声波的能量给分散掉一些。
我又想啦，那这个衰减系数是不是一直都不变的呢？我和班上的学霸小红就这个问题讨论了起来。
小红说她觉得不是呢。
她举了个例子，就像我们在不同的天气出去玩一样。
如果是大晴天，空气里的水分比较少，那声波传播可能就比较顺畅，衰减系数就可能小一点。
可是要是下雾天呢，到处都是雾蒙蒙的，那些小水滴就像给空气穿上了一层厚厚的棉衣，声波在这层“棉衣”里钻来钻去的，肯定会消耗更多的能量，衰减系数就会变大啦。
我听了觉得好有道理呀，就像突然打开了一扇新的大门。
有一次，我在家里看电视，电视里在讲音乐会呢。
物理实验：研究声音的衍射衰减
影响因素：障碍物的尺寸、声波的波长以及障碍物与声波之间的距 离等都会影响声波的衍射效果
应用场景：声音的衍射现象在日常生活中很常见，例如在嘈杂的环 境中听不清别人的说话声，或者在开会时听到隔壁会议室的声音等
声音衍射的实验方法
实际应用：了 解声音衍射与 衰减的相互作 用有助于更好 地利用声音传
播规律
物理实验中的声音衍射与衰减研究
实验目的和意义
验证声音传播的基本理论
探究声音衍射与衰减现象的 物理机制
提高对声音传播规律的认识 和理解
为声音传播的应用提供理论 支持
实验方法和步骤
准备实验器材：包括声源、接收器、测量仪器等 单击此处输入你的项正文，文字是您思想的提炼,言简的阐述观点。
声音衰减的实验方法
记录声音的强度随距离的变 化
测量声音的传播距离
分析度
声音衍射与衰减的关系
声音衍射与衰减的联系
声音衍射：当声波遇到障碍物时，会绕过障碍物继续传播的现象。
声音衰减：随着传播距离的增加，声波的能量逐渐减小的现象。
联系：声音衍射和衰减相互影响，当声波发生衍射时，能量会分散到各个 方向，导致声波强度减小，进而影响声音的传播距离和清晰度。 应用：了解声音衍射与衰减的联系有助于更好地理解声音传播的规律，在 声音处理、噪声控制等领域具有实际应用价值。
设定实验环境：确保实验环境安静，避免其他噪声干扰 单击此处输入你的项正文，文字是您思想的提炼,言简的阐述观点。
实验操作： a. 调整声源，使其发出不同频率的声音信号 b. 调整接收器， 使其能够接收到声源发出的声音信号 c. 记录不同频率声音信号的衍射与衰 减情况
声波衰减系数的测量
值，并记下各自相应的峰峰电压值和接收பைடு நூலகம்能器位置，测量 20 组左右。
【实验数据】
次数 距离 峰值电 2lnUd （mm） 压（v）
1
84.060 2.62
1.93
2
88.532 2.24
1.61
3
93.528 2.48
1.82
200
250
由表达式知斜率 k=-0.0118 即声波衰减系数α=0.0118 【误差分析】 1、根据实验做出的散点图，发现图像的后面部分拟合效果最好。 2、在测量过程中，可能出现随着距离的增大，电压反而增加的情况。可能原因 是在移动过程中，信号源的发射频率发射了变化，应当将频率控制在压电转换器 的固有频率。 3、示波器的读数不稳定，在移动到适当位置时，应等示波器稳定后再读取峰值。 4、存在螺距误差，会影响位置数据的测量。 5、实验室噪音污染，使峰值电压测量不准确。
1.11
20 172.318 1.34
0.59
21 176.875 1.60
0.94
22 181.880 1.24
0.43
23 186.120 1.16
0.30
24 190.890 1.20
0.36
25 195.578 1.64
0.99
【数据处理】
2.5 2
1.5 1
0.5 0 0
50
100
150
0.99
13 139.789 2.00
1.39
次数 距离 峰值电 2lnUd （mm） 压（v）
14 144.470 1.50
0.81
15 149.168 1.90
北京交通大学超声波衰减系数测量
超声波衰减系数的测量一、实验任务：超声波在介质中传播，声波衰减与介质的特性和状态有关系，试用超声声速测定仪研究超声波在空气和液体（水）中的衰减系数，并研究超声波的频率与激励电信号波型对超声波在空气和水中的衰减系数的影响。
要求衰减系数测量误差不大于5%。
二、实验要求：1、参阅相关资料，了解超声波换能器种类，特别是压电式超声换能器工作原理。
了解超声波在不同介质中的传播特性。
2、熟悉超声声速测定仪和示波器的使用方法。
3、采用两种频率的正弦波分别测试超声波空气和液体（水）中的衰减系数，并确认数据结果的误差符合设计要求。
4、采用方波或脉冲波再分别测试超声波空气和液体（水）中的衰减系数，并确认数据结果的误差符合设计要求。
三、实验仪器：空气中衰减实验装置示意图水中衰减实验装置图四、实验内容： 1.物理模型的比较与选择： （1）驻波法图1.超声波波束在空气中的传播和反射（1） 超声波在损耗介质中的准驻波效应超声波发生器超声波 接收器 反射面入射波反射波OX 0X()01xA A R e α-=+其中，R 为反射系数， α是介质的衰减系数。
因为超声波发生器和接收器是由同一材料制成，所以有：00A U A U =其中0U 是信号发生器输出电压数值，U 是示波器显示电压数值。
（2)脉冲法衰减系数的脉冲法测量原理 超声波在媒质中传播时的衰减系数和声速一样,是一个最基本的声学量。
利用超声波声压、声程乘积的自然对数与声程成线性关系，来测量钢铸件超声波衰减系数。
（3）测量固态材料超声波衰减系数的方法包括下述步骤：选取需要测量的固态材料作为样品；选用超声波检测仪器，利用需要测量固态材料对超声波检测仪器进行调校；使用调整好的超声波仪器，采用常规超声波检测方法对需要测量的固态材料进行超声波检测，至少记录４次超声波回波的声压幅值及声程值；按记录的超声波回波的声压幅值、声程值，用常规方法建立声压、声程乘积对数函数与声程曲线图；使用所建立的曲线图进行线性拟合，拟合出线性函数关系式，线性函数式斜率即为现场被测量固态材料的超声波衰减系数。
实验-超声波在空气与水中的衰减系数的测量汇总
超声波在水中与空气中的衰减系数及反射系数测量自然界里有各种各样的波，但根据其性质基本上分为两大类：电磁波和机械波。
电磁波是由于电磁力的作用产生的，是电磁场的变化在空间的传播过程，它传播的是电磁能量。
无线电波、可见光和X 线等，都是电磁波。
电磁波可以在真空中和介质中传播。
它在空气中传播的速度是310 km/s 。
机械波是由于机械力（弹性力）的作用，机械振动在连续的弹性介质内的传播过程。
它传播的是机械能量。
我们熟悉的电波、水波和地震波等都是机械波。
机械波只能在介质中传播不能在真空中传播。
速度一般从每秒几百米至几千米，比电磁波速度要低得多。
机械波按其频率可分成各种不同的波。
一、实验目的：测量超声波在空气和水中的衰减系数二、实验原理：超声波在损耗介质中的准驻波效应图1.超声波波束在空气中的传播和反射OX 0X设产生超声波的波源处于坐标系原点O ，入射超声波波束沿坐标系x 轴方向传播，其波动方程为：()0=A exp y i t x ωγ-⎡⎤⎣⎦入（1）反射波的波动方程为：()(){}00=exp 2y RA i t x x ωγ+-反 （2）其中，R 为反射系数，k i γα=-为波的传播系数，α是介质的衰减系数，2k πλ=是波矢。
入射波和反射波在0～0x 区间叠加，其合成波的波动方程为：()(){}()()()(){}0000022000000exp exp 2cos cos 2sin sin 2x x x x i t xx y A i t x RA i t x x e A e kx RA e k x x i A e kx RA e k x x ααωααωγωγ----=-++-⎡⎤⎡⎤⎣⎦⎣⎦⎡⎤⎡⎤=+----⎣⎦⎣⎦（3）合成波各点均作简谐振动，其振幅分布为：()()12002222002Recos 2x x x xA A e R ek x x ααα---⎡⎤=++-⎣⎦（4）如果利用超声波接收器作反射面，则超声波接收器收到的合成波振幅为:()01xA A R e α-=+ (5)因为超声波发生器和接收器是由同一材料制成，所以有：00A UA U =（6） 其中0U 是信号发生器输出电压数值，U 是示波器显示电压数值。
声波衰减系数的测定实验报告
1、测出声波在空气中声强衰减系数。
二． 实验原理
1.声波在媒介中传播时，声强衰减如下式所示：
I d I 0 e d
1
式中 I 0 表示入射初始声强， I d 为深入媒质 d 距离处的声强， 为衰减系数。 2.在自由声场中，声波传播方向上某点声强 I 与声压 P 、媒介特性阻抗 Z 存 在如下关系：
-0.591 -0.613 -0.750 -0.771
六． 实验结果分析与小结
由上表中数据绘出 2LnU-d 图,如下图所示。
图4
2LnU2d 关系图
由上图可以看出,2LnU-d 基本上显示线性关系,符合公式（1） 。经 Excel 线 性拟合计算,其相关系数 R2 = 0.937 斜率即声强的衰减系数 =-0.017dB/mm。 1.由于每次在确定电压峰值时， 记录下的数字可能有误差， 做直线时会有一定的 误差。 2.作直线时会有选择的舍弃一些点，然后直线的拟合程度也不是特别好，造成 的误差。
17 18 19 20
7 105.27 5 109.99 0 114.69 0 120.66 5
1.60 1.52 1.44 1.44
0.940 0.837 0.729 0.729
37 38 39 40
5 199.79 2 204.73 5 209.26 0 214.26 5
0.744 0.736 0.688 0.680
表1 次 数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 峰值距 离(mm) 30.690 34.545 39.261 44.942 49.710 53.365 58.230 62.776 67.628 72.220 77.949 81.728 86.501 92.254 96.770 100.55 峰值电 压(v) 3.04 3.04 3.04 3.04 3.00 2.92 2.52 2.40 2.20 2.08 1.92 1.92 1.84 1.72 1.60 1.68 2LnU 2.224 2.224 2.224 2.224 2.197 2.143 1.849 1.751 1.577 1.464 1.305 1.305 1.220 1.085 0.940 1.038 31 32 33 34 35 36 实验数据 次数 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 峰值距 离(mm) 124.67 129.67 9 133.35 0 138.21 5 143.73 0 148.57 5 153.72 0 157.88 0 162.45 8 166.03 5 171.05 0 176.56 0 181.33 4 185.47 9 190.12 9 194.89 峰值电 压(v) 1.40 1.36 1.40 1.32 1.20 1.20 1.02 1.00 0.980 0.980 0.980 0.960 0.920 0.860 0.768 0.776 2LnU 0.673 0.615 0.673 0.555 0.365 0.365 0.040 0 -0.040 -0.040 -0.040 -0.082 -0.167 -0.302 -0.528 -0.507
声波衰减系数的测量
实验名称：声波衰减系数的测定机电工程学院材成165班黄震东 5901216146一、实验目的1、测出声波在空气中声强衰减系数。
二、实验仪器声速测定仪、数字示波器、函数信号发生器、信号连接线。
三、实验原理1. 声强与声压之间的关系声波在介质传播过程中,其能量随着传播距离的增加而逐渐减弱的现象称为声波的衰减。
声功率是指声源在单位时间内辐射的总声能量，常用W表示，单位为瓦。
声功率是表示声源特性的一个物理量，声功率越大，表示声源单位时间内发射的声能量越大，引起的噪声越强。
声强是指在声场中垂直于声波传播方向上，单位时间内通过单位面积的声能，常以I表示，单位为瓦/平方米。
声波在媒介中传播时，声强衰减如下式所示：式中I0表示入射初始声强，I d为深入媒质d距离处的声强，ɑ为衰减系数。
目前，在声学测量中，声强和声功率通常不易直接测量，往往要根据测出的声压通过换算来求得，故常用声压来衡量声音的强弱。
声波在大气中传播时，引起空气质点的振动，从而使空气密度发生变化。
在声波所达到的各点上，气压时而比无声时的压强高，时而比无声时的压强低，某一瞬间介质中的压强相对于无声波时压强的改变量称为声压，记为P，单位是帕斯卡。
在自由声场中，声波传播方向上某点声强I与声压P、媒介特性阻抗Z存在如下关系：2.声压与电压关系超声换能器的核心部件是压电陶瓷片。
压电陶瓷片是用多晶体结构的压电材料(如钛酸钡)，在一定的温度下经极化处理制成的。
它具有压电效应。
在简单情况下，压电材料受到与极化方向一致的应力F 时，在极化方向上产生一定的电场强度E。
它们之间有一简单的线性关系E=gF。
反之，当在压电材料的极化方向上加电场E时，材料的伸缩形变S与电场E也有线性关系S=kE，比例系数g、k称为压电常数，它与材料性质有关。
由于E和F、S和E之间具有简单的线性关系，因此，能将正弦交流信号变成压电材料纵向长度的伸缩，使压电陶瓷成为声波的波源。
反过来，也可以使声压变化转变为电压的变化，即用压电陶瓷片作为声频信号的接收器。
测量超声波在空气中的损耗系数
测量超声波在空气中的损耗系数摘要：本文在原有的超声波实验基础之上，增加了测量超声波的损耗系数；研究了超声波频率与损耗系数之间的关系，丰富了大学物理实验教学内容，拓展了学生视野。
关键词：超声波；损耗系数；最小二乘法1. 引言超声波在日常生活中应用极为广泛，比如超声波测距，无损检测等。
而在大学物理 实验中，声学实验题目较少，一般大学物理实验声学部分只开设了超声波在空气中的传播速度测定，而这个原理比较简单，操作相对容易一些，导致实验内容在固定的课时内不饱满[1]；鉴于以上原因，在使用仪器不变的情况下，分别增加了测量超声波的损耗系数，以及测量超声波频率与损耗系数之间关系的实验内容，丰富了大学物理实验内容，拓展学生视野。
2.实验原理超声波发射器当它被超声信号源的电信号激励后由于逆压电效应发生受迫振动，振动频率与电信号激励频率相同，并向周围空气定向发出一近似平面波。
超声接收转能器，它受迫振动后产生压电效应输出电信号，电信号的频率与超声波的振动频率相同。
当发射换能器和接收换能器两个端面互相平行时，超声波和回波在两个端面之间产生干涉，形成驻波。
超声波和回波干涉以后合成以后，其合成波振幅为[2]：[]2102)2(2220)(2cos Re 200x x k e R e A A i x x x x i i i -++=-ααα （1）其中ɑ超声波在空气介质中的损耗系数，R 为接收换能器的反射系数，x i 为超声波传播的距离，x 0为回波的反射点，A i 为反射点回波振幅，A 0为超声波发射波振幅，k 为波矢；由于接受信号在接收换能器端面处，回波反射点始终满足x 0＝x i ；所以（1）就可以写为：ix i e R A A α)1(0+= （2）只要记录一组振幅与传播距离之间的关系就课测量损耗系数和反射系数；采用降阶的方法，对（2）两边取对数就可以得到：iix R A A α++=)1ln(ln（3） 可以通过标准的直线方程斜率和截距求得损耗系数。
医学物理声波实验报告
一、实验目的1. 了解声波的基本特性和传播规律。
2. 掌握声波在医学中的应用，如超声波成像、声波治疗等。
3. 通过实验验证声波在不同介质中的传播速度和衰减特性。
二、实验原理声波是一种机械波，通过介质（如空气、水、固体等）传播。
声波具有频率、波长、振幅等特性。
在医学领域，声波主要用于超声波成像和声波治疗。
三、实验仪器1. 超声波发射器2. 超声波接收器3. 水槽4. 信号发生器5. 示波器6. 计时器7. 频率计四、实验内容1. 声波传播速度测量(1) 将超声波发射器和接收器分别固定在两个相互垂直的木板上，木板间距为10cm。
(2) 通过信号发生器产生不同频率的声波，记录声波通过木板所需的时间。
(3) 计算声波在不同频率下的传播速度。
2. 声波衰减特性测量(1) 将超声波发射器和接收器分别固定在水槽两侧，水槽中充满水。
(2) 通过信号发生器产生固定频率的声波，逐渐增加发射器与接收器之间的距离，记录声波强度随距离的变化。
(3) 计算声波在水中的衰减系数。
3. 超声波成像实验(1) 将实验者背部放在发射器与接收器之间，发射器产生超声波，接收器接收反射回来的声波信号。
(2) 通过示波器观察声波信号的变化，分析声波在人体内的传播情况。
(3) 利用声波成像技术，观察人体内部的器官和组织。
4. 声波治疗实验(1) 将实验者背部放在发射器与接收器之间，发射器产生超声波，接收器接收反射回来的声波信号。
(2) 通过信号发生器调整超声波的频率和强度，观察实验者背部的感觉和反应。
(3) 分析声波治疗的效果。
五、实验结果与分析1. 声波传播速度测量结果：| 频率 (MHz) | 传播速度 (m/s) || :--------: | :------------: || 1.0 | 1480 || 2.0 | 1460 || 3.0 | 1440 |从实验结果可以看出，声波传播速度随频率的增大而略微减小。
2. 声波衰减特性测量结果：| 距离 (cm) | 声波强度 (dB) || :-------: | :------------: || 10 | -20 || 20 | -40 || 30 | -60 || 40 | -80 |从实验结果可以看出，声波在水中的衰减系数为0.6dB/cm。
声波衰减系数的测定
声波衰减系数的测定5902615087谢元一． 实验项目名称声波衰减系数的测定二． 实验目的测出声波在空气中的声强衰减系数三． 实验原理在自由声场中，声波传播方向上某点声强I 与声压p 、媒介特性阻抗Z 存在如下关系：Zp I 22=另外d d e I I α0=，式中0I 表示入射初始声强，d I 为深入介质d 距离处的声强，α为衰减系数即022ZI In d p In +=α又因为kE S gF E ==,，所以U In 2与d 成正比，其斜率为α四． 实验仪器声速测量仪，数字示波器，函数信号发生器，信号连接线五． 实验内容及步骤1.调节信号发射器频率，达到与换能器共振2.在共振条件下，调节发射头与接收头的距离，当示波器上出现振幅最大时，记下此时的位置坐标x 和峰值电压U ，记入实验表格3.重复步骤2多次六.数据记录及处理（包括数据表格、数据计算、画图等） 次数d/mmU/V次数d/mmU/V1 30 176 13 84 542 33 170 14 89 50 3 38 154 15 94 48 4 42 120 16 98 46 5 47 100 17 103 44 6 57 86 18 107 46 7 56 82 19 112 42 8 61 74 20 117 40 9 66 66 21 122 40 10 70 64 22 126 38 11 75 62 23 131 36 128058024681012204060801001201402l n Ud/mm列1=|k|=0.02963六．实验结果分析与小结实验结果与理论值比较接近，误差较小。
七．附上原始实验数据（拍照）。
声波衰减系数测量实验报告
南昌大学物理实验报告课程名称：大学物理实验实验名称：声波衰减系数的测量学院：信息工程学院专业班级：自动化153班学生姓名：廖俊智学号：6101215073实验地点：基础实验大楼B104座位号：21实验时间：第11周星期四上午九点四十五开始dd e U α=202U 对其两边取对数则有：202U ln d U ln d +α=（1）式中为α为衰减系数，可看出电压对数的两倍d U ln 2与衰减系数α成线性关系。
若测得n 组电压数值，作如上处理。
（1）式求得斜率即求得衰减系数α。
三、实验仪器：声速测定仪、数字示波器、函数信号发生器、信号连接线四、实验内容和步骤：1.调节信号源，示波器至最佳状态信号源频率处于换能器共振频率附近，示波器显示信号波形大小合适，位置居中。
2.将接收换能器从相距发射器40mm 左右开始往后移动，连续捕捉极大电压峰值，并记下各自相应的峰峰电压值和接收换能器位置。
五、实验数据与处理：次数峰值距离(mm)峰值电压(v)2LnU 144.16150.87.85579249.76247.27.70878353.47138.47.29611457.94337.67.25401562.61036.87.21099667.29633.67.02901771.83632.8 6.98086876.46831.2 6.88084980.97130.4 6.828891085.56129.6 6.775551190.11728.0 6.664410七、实验总结：1、根据实验做出的散点图，发现图像的中间部分拟合效果最好，因此在试验选择起始位置时不能太靠前也不能太靠后。
2、在测量过程中，可能出现随着距离的增大，电压反而增加的情况。
可能原因是在移动过程中，信号源的发射频率发生了变化，应当将频率控制在压电转换器的固有频率。
3、示波器的读数并不稳定，在移动到适当的位置时，应等示波器示数稳定后再读取数据。
4、示波器上面有时显示的并不是正弦曲线，需要老师帮助调节仪器。
声波衰减系数测量实验报告
声波衰减系数测量实验报告声波衰减系数测量实验报告一、实验目的本实验旨在通过测量声波在不同介质中的传播特性，了解声波衰减系数的概念及其测量方法，并分析不同因素对声波衰减系数的影响。
二、实验原理声波衰减系数是描述声波在传播过程中能量损失程度的物理量，它与介质的性质、声波频率、温度等因素有关。
声波在介质中传播时，由于介质对声能的吸收和散射作用，声波的振幅将随传播距离的增加而逐渐减小。
衰减系数α定义为：α = -1/L * ln(A2/A1)其中，L为声波传播的距离，A1和A2分别为声波在传播距离为0和L处的振幅。
本实验采用超声波在固体介质中的传播来测量声波衰减系数。
超声波具有较高的频率，易于被固体介质吸收，因此可以用来研究固体介质的衰减特性。
实验中使用压电陶瓷换能器产生和接收超声波信号，通过测量接收信号的电压值来确定声波的振幅。
三、实验步骤1.准备实验器材：压电陶瓷换能器、超声波信号源、数字示波器、衰减片、测量尺等。
2.将压电陶瓷换能器固定在支架上，调整其位置使其正对接收换能器。
3.将超声波信号源连接到发射换能器，设置合适的信号频率和幅度。
4.使用数字示波器观察接收换能器输出的电压信号，调整接收换能器的位置，使接收信号的幅度最大。
5.记录此时接收信号的电压值V1。
6.在发射和接收换能器之间放置一片衰减片，重新调整接收换能器的位置，使接收信号的幅度最大。
7.记录此时接收信号的电压值V2。
8.测量衰减片的厚度d和密度ρ。
9.重复步骤5-8，改变衰减片的材料和厚度，获得多组数据。
10.根据实验原理中的公式计算声波衰减系数α。
11.分析不同因素对声波衰减系数的影响。
四、实验结果与分析1.实验数据记录表：2.实验结果分析：（1）不同材料对声波衰减系数的影响：从表中可以看出，相同厚度下，不同材料的衰减系数差异较大。
铜的衰减系数最大，其次是钢，铝的衰减系数最小。
这与材料的密度和声波在其中的传播速度有关。
密度越大，声波传播速度越小，衰减系数越大。
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七、附上原始数据:
3 4 5 6 7 8 9 10
52.552 56.286 61.937 66.666 70.370 76.050 80.896 85.585
Equation Adj. R-Square B B
441 416 387 367 344 319 294 279
12.178 13 12.061 14 11.917 15 11.811 16 11.681 17 11.530 18 11.367 19 11.262 20
������ 2 2������
S=kE，比例系数 g、k 称为压电常数，它与材料性质有关。由 于 E 和 F、S 和 E 之间具有简单的线性关系，因此，能将正弦
交流信号变成压电材料纵向长度的伸缩，使压电陶瓷成为声波 的波源。反过来，也可以使声压变化转变为电压的变化，即用 压电陶瓷片作为声频信号的接收器。压电陶瓷超声换能器产生 的超声波频率比较单纯，方向性强，基本上是一个平面波，这 对于提高测量的精密度是有利的。 3. 衰减系数的确定 由声强与声压的关系: I = 声压与电压关系:P=Ku
式中α为衰减系数，可看出电压对数的两倍 2ln������������ 与衰减系数 成线性关系。若测得 n 组电压数值，作如上处理。 （1）式求得 斜率即求得衰减系数α。
四、实验内容及步骤：
1. 调节信号源，示波器至最佳状态 信号源频率处于换能器共振频率附近，示波器显示信号波形大 小合适，位臵居中。 2. 将接收换能器从相距发射器 40mm 左右开始往后移动，连续 捕捉极大电压峰值，并记下各自相应的峰峰电压值和接收换 能器位臵。
五、数据记录及处理：
实验 次数 1 2 峰值距离 （mm） 42.058 47.754 峰值电压 （V） 580 483 2lnU 实验 次数 峰值距离 （mm） 90.138 94.010 峰值电压 （V ） 258 224 2lnU 11.106 10.823
12.726 11 12.360 12
2 2 ������������ 得：������������ = ������0 ������ 2 其两边取对数则有:2ln������������ = ������������ + ������������������0 (1) ������ 2 2������
在声波传播时,声强衰减如下式所示:������������ = ������0 ������ ������������
声波衰减系数的测定定 学院：机电工程学院 专业班级：车辆工程 151 班 学生姓名：吴倩萍 学号：5902415034 实验时间：第七周周三下午 3：45 开始 座位号：10
一、实验目的:
测出声波在空气中声强衰减系数。
二、实验仪器:
声速测定仪、数字示波器、函数信号发生器、信号 连接线。
三、实验原理:
1. 声强与声压之间的关系 声波在介质传播过程中,其能量随着传播距离的增加而逐渐减弱 的现象称为声波的衰减。声功率是指声源在单位时间内辐射的 总声能量，常用 W 表示，单位为瓦。声功率是表示声源特性的 一个物理量，声功率越大，表示声源单位时间内发射的声能量 越大，引起的噪声越强。声强是指在声场中垂直于声波传播方 向上，单位时间内通过单位面积的声能，常以 I 表示，单位为 瓦/平方米。声波在媒介中传播时，声强衰减如下式所 示:������������ = ������0 ������ ������������ ，式中 I0 表示入射初始声强，Id 为深入媒质 d 距离 处的声强，α为衰减系数。目前，在声学测量中，声强和声功率 通常不易直接测量，往往要根据测出的声压通过换算来求得， 故常用声压来衡量声音的强弱。声波在大气中传播时，引起空 气质点的振动，从而使空气密度发生变化。在声波所达到的各 点上，气压时而比无声时的压强高，时而比无声时的压强低， 某一瞬间介质中的压强相对于无声波时压强的改变量称为声压， 记为 P，单位是帕斯卡。在自由声场中，声波传播方向上某点 声强 I 与声压 P、媒介特性阻抗 Z 存在如下关系:I = 2. 声压与电压关系 超声换能器的核心部件是压电陶瓷片。压电陶瓷片是用多晶体 结构的压电材料(如钛酸钡)，在一定的温度下经极化处理制成的。 它具有压电效应。在简单情况下，压电材料受到与极化方向一 致的应力 F 时，在极化方向上产生一定的电场强度 E。它们之 间有一简单的线性关系 E=gF。反之，当在压电材料的极化方向 上加电场 E 时，材料的伸缩形变 S 与电场 E 也有线性关系
40
60
80
100
120
140
峰
值
距
离
/mm
由上图可以看出,2lnU-d 基本上显示线性关系,符合公式（1） ，通 过数学软件，直接由计算机给出相应的拟合值 α=-0.0409.
六、实验结果分析:
1. 根据实验做出的散点图，发现图像的中间部分拟合效果最好， 因此在试验选择起始位臵时不能太靠前也不能太靠后。 2.在测量过程时，可能出现随着距离的增大，电压反而增加的 情况。可能原因是在移动过程中，信号源的发射频率发生了变 化，应当将频率控制在压电转换器的固有频率。 3．示波器的读数并不稳定，在移动到适当位臵时，应等示波器 示数稳定后再读取数据。
2lnU
11.5 11.0 10.5 10.0
O riginP ro 8 E valuation
O riginP ro 8 E valuation
O riginP ro 8 E valuation
O riginP ro 8 E valuation
O riginP ro 8 E valuation
O riginP ro 8 E valuation
Standard Error 13.39366 -0.0241 0.12901 0.00135
13.0
O riginP ro 8 E valuation O riginP ro 8 E valuation
12.5 12.0
O riginP ro 8 E valuation O riginP ro 8 E valuation
y=13.39366-0.0241x 0.94349 Value Intercept Slope
99.724 104.538 118.686 122.190 127.850 132.650 136.278 141.964
210 196 188 183 179 176 174 172
10.694 10.556 10.473 10.419 10.375 10.341 10.318 10.295