聚焦超声声功率和声场测试实验报告
超声波测量声速实验报告
超声波测量声速实验报告一、实验目的本实验旨在通过超声波测量声速，加深对声波传播特性的理解，并掌握相关的实验技术和数据处理方法。
二、实验原理超声波是一种频率高于 20kHz 的机械波。
在本实验中，我们利用超声波的反射和接收来测量声速。
当超声波在介质中传播时，如果遇到障碍物，会发生反射。
我们通过发射超声波，并测量发射与接收之间的时间间隔，以及超声波传播的距离，就可以计算出声速。
声速的计算公式为：＄v ＝＼frac{2L}｛t}＄，其中$v$表示声速，＄L$表示传播距离，＄t$表示时间间隔。
三、实验仪器1、超声波发射接收仪2、示波器3、游标卡尺4、反射板四、实验步骤1、仪器调试将超声波发射接收仪和示波器连接好，打开电源，调整示波器的参数，使显示的波形清晰稳定。
用游标卡尺测量反射板与发射探头之间的距离$L$，并记录。
2、数据测量启动超声波发射接收仪，发射超声波，并在示波器上观察接收信号。
记录发射与接收信号之间的时间间隔$t$，重复测量多次，以减小误差。
3、改变距离测量改变反射板与发射探头之间的距离，每次增加一定的量，重复步骤2 进行测量。
4、数据记录将测量得到的距离$L$和时间间隔$t$记录在表格中。
五、实验数据｜距离$L$（cm）｜时间间隔$t$（μs）｜｜：：｜：：｜｜ 500 ｜ 300 ｜｜ 1000 ｜ 600 ｜｜ 1500 ｜ 900 ｜｜ 2000 ｜ 1200 ｜｜ 2500 ｜ 1500 ｜六、数据处理1、根据声速的计算公式$v ＝＼frac{2L}｛t}＄，计算出每次测量的声速值。
2、计算声速的平均值和标准偏差，以评估测量结果的准确性和可靠性。
七、实验结果与分析1、计算得到的声速平均值为_____m/s，标准偏差为_____m/s。
2、与理论值进行比较，分析误差产生的原因。
可能的原因包括：测量距离时的误差，游标卡尺的读数存在一定的误差。
测量时间间隔时的误差，示波器的分辨率和读数可能存在误差。
声波聚焦的实验报告
一、实验目的1. 理解声波聚焦的原理；2. 掌握声波聚焦实验的方法和步骤；3. 通过实验验证声波聚焦现象；4. 分析实验数据，得出结论。
二、实验原理声波聚焦是指将声波的能量集中到一个较小的区域，使声波在该区域的能量密度显著增加。
声波聚焦的原理主要基于声波的衍射和干涉现象。
当声波在传播过程中遇到障碍物时，会发生衍射现象，衍射角与障碍物的大小和声波的波长有关。
通过合理设计实验装置，可以使得声波在特定区域发生干涉，从而实现声波聚焦。
三、实验器材1. 声波发生器；2. 声波接收器；3. 实验架；4. 屏风；5. 针式电极；6. 水槽；7. 信号发生器；8. 示波器；9. 数据采集器；10. 计算机。
四、实验步骤1. 将声波发生器、声波接收器、实验架、屏风、针式电极、水槽等实验器材按照实验要求连接好；2. 在水槽中注入适量的水，将声波发生器放置在水中，使其发出声波；3. 将声波接收器放置在水槽的另一侧，调整接收器与声波发生器的距离，使声波在水中传播；4. 利用信号发生器调整声波发生器的频率和幅度，观察声波接收器接收到的声波信号；5. 通过改变针式电极的位置，观察声波接收器接收到的声波信号的变化；6. 利用示波器观察声波接收器接收到的声波信号的波形；7. 利用数据采集器记录声波接收器接收到的声波信号的幅值；8. 分析实验数据，得出结论。
五、实验结果与分析1. 实验现象：当针式电极放置在水槽中时，声波接收器接收到的声波信号较强；当针式电极远离水槽时，声波接收器接收到的声波信号较弱；2. 数据分析：通过数据采集器记录的声波信号的幅值可以看出，当针式电极放置在水槽中时，声波信号的幅值较大，说明声波在针式电极附近发生聚焦现象；3. 结论：实验结果表明，声波在传播过程中可以发生聚焦现象，且聚焦效果与针式电极的位置有关。
六、实验总结本次实验通过声波聚焦实验，成功验证了声波聚焦现象。
实验结果表明，声波在传播过程中可以发生聚焦现象，且聚焦效果与障碍物的大小和声波的波长有关。
测量声功率实验报告
一、实验目的1. 理解声功率的概念和测量方法。
2. 掌握使用声功率计进行声功率测量的基本操作和注意事项。
3. 了解声源特性对声功率测量的影响。
4. 培养实验操作能力和数据分析能力。
二、实验原理声功率是指单位时间内声源辐射到空间的能量，其单位为瓦特（W）。
声功率的测量方法主要有声级计法、能量吸收法、驻波法等。
本实验采用声级计法进行声功率测量。
声级计法：利用声级计测量声源在某一方向上的声压级，然后根据声压级和距离的关系，计算出声功率。
三、实验仪器1. 声级计（含风噪声补偿器）；2. 风速仪；3. 秒表；4. 卷尺；5. 声源（如扬声器）；6. 实验平台。
四、实验步骤1. 准备实验平台，将声源放置在平台上。
2. 调整声源的工作状态，使其发出稳定的声音。
3. 使用声级计测量声源在距离声源1米处的声压级，记录数据。
4. 测量风速，记录数据。
5. 根据风速数据，调整声级计的风噪声补偿器。
6. 重复步骤3，分别测量声源在距离声源2米、3米、4米处的声压级，记录数据。
7. 根据声压级和距离的关系，计算声功率。
8. 对实验数据进行处理和分析。
五、实验数据1. 声压级（dB）：距离1米：L1 = 80 dB距离2米：L2 = 70 dB距离3米：L3 = 60 dB距离4米：L4 = 50 dB2. 风速（m/s）：v = 2 m/s六、实验结果与分析1. 计算声功率：声功率 P = 10^(L/10) 1 10^(-3) 4πR^2其中，L为声压级（dB），R为距离（m）。
P1 = 10^(80/10) 1 10^(-3) 4π 1^2 ≈ 100 WP2 = 10^(70/10) 1 10^(-3) 4π 2^2 ≈ 200 WP3 = 10^(60/10) 1 10^(-3) 4π 3^2 ≈ 300 WP4 = 10^(50/10) 1 10^(-3) 4π 4^2 ≈ 400 W2. 分析：（1）声功率随着距离的增加而逐渐减小，符合声波传播的规律。
聚焦超声声功率和声场测试实验报告
聚焦超声声功率和声场测试实验报告聚焦超声声功率和声场测试实验报告【实验⽬的】1、掌握辐射⼒天平法测量声功率的原理及其计算⽅法。
2、掌握⽔听器法测量聚焦超声声场的原理及⽅法。
3、掌握辐射⼒天平法测量声功率、⽔听器法测量声场。
【实验设备及仪器】声学实验⽔槽、透声薄膜、新鲜离体⽜肝组织、⽣物组织脱⽓装置、刻度尺、解剖⼑、超声声功率计、HIFU 治疗头、HIFU 功率源、HIFU ⽔处理装置等。
治疗头参数：直径:150mm ，频率: 0.84MHz ，焦距:110mm 。
【实验原理】声功率的测量采⽤的是辐射⼒天平法。
辐射⼒天平法是建⽴在⾃由场中的声波⾏波作⽤于障碍物（靶）上的郎之万辐射⼒与声源声功率成正⽐例关系的原理基础之上的。
测定靶上所受的辐射⼒，通过⽤⽐例常数计算出声功率。
此⽅法适⽤范围已达到25MHz ，在低频范围内，量程可以达到500W 以上。
郎之万辐射压⼒：声场中随流点⼀起运动的物体，表⾯上受到的时间平均压⼒与⽆限远处的静压⼒之差。
它等于声场中流点处平均动能密度和平均位能密度之和。
即流点的能量密度的时间平均值。
它与媒质的⾮线性⽆关，是由横向尺度不受限制的平⾯波产⽣的。
当使⽤全吸收靶时,P Fc = (c 为媒质声速)；球⾯聚焦声束(半孔径⾓m α)，垂直⼊射全吸收靶时，2/(1cos )m P Fc α=+；聚焦器中间开有圆孔时：()2/cos cos m mi P Fc αα=+其中 m α为球⾯聚焦声束的半孔径⾓，mi α为聚焦器中间的圆孔的半孔径⾓。
本实验采⽤的换能器为中间开有圆孔的球⾯聚焦换能器。
声场特性测量采⽤⽔听器法。
采⽤已校准的性能适当的测量⽔听器，置于⽔中声场内测量场点的声压波形及其分布。
声场中⽔听器接收⾯所在位置的声压P H (x 、y 、z 、t)可由⽔听器的输出电压U H (x 、y 、z 、t)得到：P H (x 、y 、z 、t)= U H (x 、y 、z 、t)/M LM L 为⽔听器⾃由场电缆末端有载电压灵敏度。
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。
聚焦超声标准化调研报告
聚焦超声标准化调研报告概述近年来，利用高强度聚焦超声（High Intensity Focused Ultrasound，HIFU）对组织进行热消融来治疗疾病被广泛研究并应用于临床。
HIFU设备通过一个压电超声换能器产生一个持续几秒的高强度聚焦超声脉冲，超声场通过耦合介质透过皮肤在靶组织区域叠加。
由于超声能量在焦点高度局部集中，小体积的组织被迅速加热，同时热凝固引起急剧的局部损伤，但是皮肤以及其他超声穿过的组织层不受影响，这就是HIFU热消融的治疗原理。
这就要求制定一系列关于HIFU设备安全性、超声功率的测量、超声场参数的描述以及超声换能器的电声特性等方面的标准和规范。
标准是在一定的范围内获得最佳秩序，经协商一致制并由公认机构批准，共同使用的和重复使用的一种规范性文件。
医疗器械产品安全和有效依赖合理的设计、质量保证体系、医疗器械标准的支撑。
医疗器械标准也是管理部门实施监督的法律依据。
标准在各国医疗器械产品的准入和监管活动中都起着非常重要的作用，符合标准的要求是证明产品安全有效最便捷途径。
虽然关于HIFU的测量标准已经建立了较完备的一套测量规程，并且被广泛应用，但是这些标准中有些仍存在局限性，需要进一步的研究来校正。
本研究报告就从以下几个方面来阐述HIFU标准化研究近五年的研究成果。
聚焦超声标准化研究设备安全和基本性能IEC 60601-2-62-2013 《医用电气设备-第2-62部分：高强度治疗性超声(HITU)设备的基本安全性和基本性能的详细要求》该标准规定了高强度治疗性超声设备的基本安全性和基本性能，增加并替代了标准IEC60601-1中高强度治疗超声设备相关的条款。
本标准适用于：通过高强度治疗超声辐射来溶栓的治疗设备；通过高强度聚焦超声辐射来治疗血管阻塞的治疗设备；用来减轻骨转移癌疼痛的设备。
场参数的测量和规范IEC/TS 62556-2014 《超声学-场特性-高强度治疗超声传感器和系统场参数的测量和规范》IEC TS 62556:2014是IEC 2014年颁布的一个应用于高强度治疗超声的技术规范书。
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。
聚焦换能器声强和声功率测量方法研究
聚焦换能器声强和声功率测量方法研究于群;王月兵;曹文旭;汤卓翰【摘要】针对聚焦声场的特点，以及辐射力天平（RFB）只能获得单一功率指标的缺点，提出一种基于近场测量法的聚焦换能器声强和声功率评价方法。
通过声场测量系统对聚焦换能器预聚焦区域中两个平面上的声压扫描测量，运用声强法得到聚焦换能器的声强分布以及辐射声功率。
采用活塞换能器的远场测量法与近场测量法进行比对，两种方法得到的声功率误差不超过12%。
比较预聚焦区域声功率值和焦点处声功率值，分析声功率评价方法的准确性。
发现聚焦声场中不同位置处的声功率值一致性误差＜5%，同一位置处的声功率值重复性误差＜2%。
结果表明，近场测量法适用于对聚焦换能器声强和声功率的评价，可有效避免直接测量对测量设备的损坏，同时还克服双水听器声强互谱法频率上限低以及测量系统相位不匹配的缺点。
%According to the features of focused sound field and given that radiation force balance (RFB) can only obtain a single power indicator, the paper proposes a method for evaluating sound intensity and sound power of focused transducer based on near-field measurement method. Sound field measurement system is used to have scanning measurement of the sound pressure on two planes within pre-focus area of focused transducer. Sound intensity method is used to obtain the sound pressure distribution and radiant sound power of focused transducer. Comparing the near-field measurement method and far-field measurement method of piston transducer, it is found that the error rate of sound power of the two methods is less than 12%. By comparing the sound power of pre-focused area and the sound power at point of focus and analyzing the accuracy ofsound power evaluating method, it is found that the sound power consistency error at different locations in focused sound field is less than 5% and the sound power repeatability of same location is less than 2%. Results show that the near-field measurement method is suitable for evaluating sound intensity and sound power of focused transducer as it avoids the damage of measured equipment caused by direct measurement effectively and also overcomes the disadvantages of the low upper limit of frequencyin measuring the cross-spectrum density of sound pressure between two hydrophones and the unmatched phase in measurement system.【期刊名称】《中国测试》【年(卷),期】2017(043)001【总页数】6页(P27-32)【关键词】应用声学;声功率评价方法;声强法;聚焦换能器【作者】于群;王月兵;曹文旭;汤卓翰【作者单位】中国计量大学计量测试工程学院，浙江杭州 310018;中国计量大学计量测试工程学院，浙江杭州 310018;中国计量大学计量测试工程学院，浙江杭州 310018;中国计量大学计量测试工程学院，浙江杭州 310018【正文语种】中文聚焦换能器有两种常用结构[1]：单元换能器和多元换能器阵列。
第1章 水听器测声场声功率-陆明珠 方莉
顾名思义，PVDF针式水听器是针形的。针式水听器由于直径很小因而可检测测量点的声压，实际上是针式水听器直径尺寸范围的平均声压；原则上针式水听器的直径越小越好，至少小于声场的1个波长，如15MHz的声场，则针式水听器的直径要小于0.1mm。针式水听器是测量声场和声压的首选换能器（一级标准测量工具），适合连续波和脉冲波的测量。针式水听器针尖上有一层通常为几个微米厚的PVDF薄膜，现在可以做到9－28μm的膜厚，这层薄膜就相当于一个高灵敏度的压电换能器，能将接收到的声压信号转换为相应的电压信号，目前换能器直径可做到40μm－1mm，在1－35MHz频率范围针式水听器具有平坦的测量特性。
(1.2)
其中Tail参数（ ，静态时（ ）。
(1.3)
最后光电检测输出与声压变化（ ）的关系为：
(1.4)
H是常数（取平均值 ），上式表示光电检测输出与声压变化是与声压的变化成正比，实验证明在声压（-12Mpa－＋40MPa）非线性小于5%, 是修正系数。
相对于PVDF水听器，FOPH的突出优点有：更高的空间分辨率（光纤探头直径100μm）、带宽理论上>1GHz，放大器限制带宽100MHz、快速响应、可测高幅值正压和高幅值负压、高的抗电磁干扰能力、能测试更高幅值的声压、既使在空化条件下也能精确测量。FOPH水听器本身可做为标准测试不需要参照标准（因为折射率对给定材料的条件是确定的）；FOPH的感应尖在受到高幅值声压场产生的空化活动作用而损坏时，能够快速修复。FOPH系统适用于测试高幅值声压场（≥0.9 MPa）的测试。
2019年超声波实验报告-范文模板 (8页)
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超声波声速的测量实验报告
超声波声速的测量实验报告引言超声波声速的测量是物理实验中的常见实验之一。
本实验通过使用超声波测量仪器，测量不同介质中超声波的传播速度，从而了解不同介质的声学特性。
本实验报告将详细介绍实验所使用的设备、实验步骤、数据处理方法以及结果分析。
实验设备本实验使用的设备和材料如下： - 超声波测量仪器 - 不同介质（如水、油等） - 计时器 - 传声器实验步骤1.准备工作：将超声波测量仪器连接到电源，并将传声器连接到仪器上。
2.预热：打开超声波测量仪器，等待一段时间，使其达到稳定工作状态。
3.校准：使用已知声速的介质（如水），进行仪器的校准。
将传声器放入介质中，启动测量仪器并记录测量结果。
4.实验测量：选择其他不同介质（如油），将传声器放入介质中，启动测量仪器并记录测量结果。
5.重复测量：为确保准确性，重复步骤4多次，并取平均值作为最终测量结果。
数据处理方法通过实验测量得到的数据，可以计算出超声波在不同介质中的传播速度。
处理数据的方法如下： 1. 数据记录：将每次实验测量得到的数据记录下来，包括介质种类和测量结果。
2. 平均值计算：对于每个介质，将多次测量结果求平均值，得到该介质的声速。
3. 不确定度分析：根据实验数据的重复性，计算每个介质声速的不确定度，并进行数据误差分析。
4. 结果比较：将不同介质的声速结果进行比较，分析其差异和原因。
结果分析根据实验测量得到的数据和数据处理方法，可以得到不同介质中超声波的传播速度。
通过比较不同介质的声速结果，可以得出以下结论： 1. 不同介质的声速差异较大，这是因为介质的密度和弹性模量等性质不同所致。
2. 液体介质的声速通常比气体介质的声速高，这是因为液体分子之间的相互作用力较大。
3. 通过对不同介质声速的测量和比较，可以进一步了解介质的声学特性，对实际应用具有一定的指导意义。
总结本实验通过使用超声波测量仪器，测量不同介质中超声波的传播速度，并进行数据处理和结果分析。
超声实验报告[5篇范文]
![超声实验报告[5篇范文]](https://img.taocdn.com/s3/m/686d31e632d4b14e852458fb770bf78a64293a4b.png)
超声实验报告[5篇范文]第一篇：超声实验报告超声实验学号：姓名：班级：日期：【摘要】超声学是一门主要研究超声的产生方法和探测技术、超声在介质中的传播规律、超声与物质的相互作用，包括在微观尺度的相互作用以及超声的众多应用的学科。
本实验利用超声在介质中的传播规律测量了超声探头的延迟时间、横波在不同介质中传播的折射角和纵、横波在不同介质中的传播速度，并利用测量得到的传播速度求出了不同介质的弹性模量和泊松比。
最后利用超声测距的原理模拟了超声水下勘测，了解了超声在水下勘测和医疗中的作用。
【关键词】超声，水下勘测，弹性模量一、实验背景超声的研究和发展与媒质中超声的产生和接收的研究密切相关。
自1883年人类首次制成超声气哨，这一类机械型超声换能器在不断改进后至今仍广泛地应用于流体媒质的超声应用当中。
20世纪初，随着电子学的发展人们发现了一些晶体材料的压电效应和磁致伸缩效应，1917年，法国人朗之万利用天然石英晶体制成了第一个夹心式超声换能器用来探查海底的潜艇。
随着军事和国民经济各部门中超声应用的不断发展，又出现更大超声功率的磁致伸缩换能器，以及各种不同用途的电动型、电磁力型、静电型换能器等多种超声换能器。
随着材料科学的发展，机电耦合系数高、价格低廉、性能良好的压电陶瓷、人工压电单晶、压电半导体以及塑料压电薄膜等材料的出现使得产生和检测超声波的频率，由几十千赫提高到上千兆赫，波型也由单纯的纵波扩大为横波、扭转波、弯曲波、表面波等。
超声学的一个发展方向便是不断的提高超声的频率，利用超高频超声声子来进行物质结构方面的等基础研究。
同时，近10年来随着计算机图像学的迅猛发展，超声由于其具有的对身体无创伤，机器技术门槛低，检查费用低廉等优势，超声诊断也随之发展起来，并被广泛地应用于工业机械探伤和医疗诊断方面。
此外，超声洁牙器、超声洗碗机等产品也相继问世。
超声技术已经越来越多地出现在我们生活的方方面面。
本实验通过学习用超声法来测量固体介质常用参数的方法，学习超声扫描成像技术的应用，来促进对超声波产生和发射的机理，以及声探头的结构及作用的了解，并通过读取超声信号的波形图锻炼读图分析的能力，激发学生在超声探测和成像应用及其信号处理方面的兴趣和思考。
超声波声速的测定实验报告
超声波声速的测定实验报告一、实验目的1、了解超声波的产生、发射和接收原理。
2、学会使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、掌握示波器和信号发生器的使用方法。
二、实验原理1、超声波的产生超声波是频率高于 20000Hz 的机械波，通常由压电陶瓷片在高频电信号的激励下产生。
2、驻波法测声速当发射端和接收端之间的距离等于半波长的整数倍时，会形成驻波。
此时，相邻两个波腹（或波节）之间的距离为半波长。
通过测量相邻两个波腹（或波节）之间的距离，就可以计算出波长，再结合超声波的频率，从而得到声速。
3、相位比较法测声速从发射端发出的超声波和接收端接收到的超声波在示波器上会显示出两个正弦波。
通过观察这两个正弦波的相位差变化，来确定波长。
三、实验仪器1、超声波声速测定仪2、示波器3、信号发生器四、实验步骤1、驻波法（1）按实验装置图连接好线路，将信号发生器的输出频率调至约40kHz。
（2）移动接收端，观察示波器上的波形，使出现振幅较大且稳定的驻波。
（3）记录此时接收端的位置，然后缓慢移动接收端，依次记录相邻波腹（或波节）的位置。
（4）重复测量多次，计算波长的平均值。
2、相位比较法（1）将示波器置于“XY”工作方式，信号发生器的输出同时接到发射端和示波器的“X”输入端，接收端的输出接到示波器的“Y”输入端。
（2）移动接收端，观察李萨如图形的变化。
（3）当图形由直线变为椭圆，再变为直线时，记录接收端的位置。
（4）重复测量多次，计算波长的平均值。
五、实验数据处理1、驻波法测量次数相邻波腹（或波节）的距离（cm）波长（cm）1 ＿_______ ＿_______2 ＿_______ ＿_______3 ＿_______ ＿_______平均值：λ1 ＝＿_______声速：v1 ＝f × λ1 ＝＿_______2、相位比较法测量次数相邻李萨如图形变化的距离（cm）波长（cm）1 ＿_______ ＿_______2 ＿_______ ＿_______3 ＿_______ ＿_______平均值：λ2 ＝＿_______声速：v2 ＝f × λ2 ＝＿_______六、误差分析1、仪器误差仪器本身的精度和稳定性会对测量结果产生影响，如信号发生器的频率波动、示波器的测量误差等。
超声波的声速测量实验报告
超声波的声速测量实验报告一、实验目的1、了解超声波的产生、发射和接收的原理。
2、学习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、掌握示波器的基本使用方法。
二、实验原理1、超声波的产生超声波是频率高于 20000Hz 的声波，它的产生通常是利用压电效应。
将压电晶体片置于交变电场中，由于压电效应，晶体片会发生周期性的伸缩振动，从而产生超声波。
2、驻波法测量声速当发射面与接收面之间的距离等于半波长的整数倍时，会形成驻波。
此时，接收面处的声压最大，通过移动接收面，测量相邻两次声压最大时接收面的位置变化，即可求出超声波的波长，进而求得声速。
3、相位比较法测量声速从发射面发出的超声波与接收面接收到的超声波存在一定的相位差。
通过观察示波器上两列波的相位差变化，同样可以求出波长和声速。
三、实验仪器1、超声波声速测定仪包括超声发射换能器、接收换能器、游标卡尺等。
2、示波器3、信号发生器四、实验步骤1、驻波法（1）按照实验装置图连接好电路，将超声发射换能器和接收换能器分别固定在导轨的两端。
（2）打开信号发生器和示波器，调节信号发生器的输出频率，使示波器上显示出稳定的正弦波。
（3）缓慢移动接收换能器，观察示波器上的信号幅度变化，找到相邻的两个极大值点，记录下接收换能器的位置。
（4）重复测量多次，求出波长的平均值，进而计算出声速。
2、相位比较法（1）保持实验装置不变，将示波器的“XY”显示模式打开。
（2）调节信号发生器的频率，使示波器上显示出李萨如图形。
（3）缓慢移动接收换能器，观察李萨如图形的变化，当图形从直线变为椭圆，再变为直线时，记录下接收换能器的位置。
（4）同样重复测量多次，求出波长平均值和声速。
五、实验数据及处理1、驻波法实验数据｜测量次数｜极大值位置（mm）｜｜：：｜：：｜｜ 1 ｜＿___ ｜｜ 2 ｜＿___ ｜｜ 3 ｜＿___ ｜｜ 4 ｜＿___ ｜｜ 5 ｜＿___ ｜波长的计算：相邻极大值位置之差即为半波长，求出波长平均值。
超声声速测量实验报告
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。
超声探头声场参数测量的研究
参考文献…………………………………………………………５９致谢………………………………………………………………………………．６３研究成果及发表的学术论文………………………………………一６５作者及导师简介……………………………………………………．６７北京化工大学硕士学位论文图２．５给出的是一个２．２５ＭＨｚ的平面活塞探头分别用小球法与水听器法的实验结果。
并比较Ｔｄ，球法的．６ｄＢ和水听器法的．３ｄＢ声束宽度。
水听器与小球符合之前提到过的测量设备尺寸的要求。
两种方法实验结果吻合良好，测量值都在２．７２ｍｍ＿＿＿０．１ｍｍ范围内。
（ａ）小球法远近场分界面扫描结果（”水听器法远近场分界面扫描结果图２－５小球法与水听器法远近场分界面扫描结果比较Ｆｉｇ．２－５Ｃｏｍｐａｒｅｏｆｈｙｄｒｏｐｈｏｎｅａｎｄｓｍａｌｌｂａｌｌｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｃａｎｎｉｎｇｒｅｓｕｌｔｓ２．２５ＭＨｚ平面活塞探头的水听器法测得的声束宽度都是频域分析后的数据计算而得。
频域分析前，小球法测得的声束宽度为５．２４ｒａｍ，如图２－６。
这表明高频成分对探头声场横截面参数的测量有很大影响，频域分析方法可有效减少不良影响。
北京化工大学硕士学位论文（ｃ）沿声轴方向声场平面相关参数计算软件界面图３－３数据处理程序界面Ｆｉｇ．３－３Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｏｆｔｈｒｅｅｄａｔａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｓｏｆｔｗａｒｅｓ３．３水浸聚焦探头声场的扫描在声场扫描之前必须对声场进行定位，获取声场的空间范围，才能对声场空间进行扫描。
在超声探头发射超声形成的声场空间中，声轴处在整个空间内声场的中心位置，因此声轴的定位也就意味着声场的定位。
由此，声场扫描具体步骤如下：１）、声轴的定位，扫描两个或者多个探头横截面的声场，找到每个声场横截面内的声压最大值点，这些最大值点连成一条直线，这条直线便是声轴。
２）、扫描平面的定位，以声轴的位置为中心，结合平面内声束宽度估计值，确定目标扫描平面的空间坐标范围，在软件中填写目标平面相关参数，伺服电机将按照工控机的预定路径（如图３．４）进行扫描。
高强度聚焦超声治疗仪声输出功率的测试方法研究
高强度聚焦超声治疗仪声输出功率的测试方法研究黄涛;轩辕凯;柯虎;王龙军;周攀【摘要】目的:探讨使用高精度天平和全吸声材料制作的辐射力天平,对结构特殊的高强度聚焦超声(HIFU)治疗仪声输出功率测试方法的可行性.方法:使用高精度天平和全吸声材料制作的辐射力天平,对E915标准声源做不同频率、不同功率下的对比测试,并得到可靠的测量结果,采用此装置对某企业生产的高强度聚焦浅表皮肤治疗仪进行测量.结果:使用辐射力天平装置对HIFU治疗仪所做的测量试验,得到满意的结果,测量误差在±10％以内.结论:基于高精度的分析天平和声吸收材料搭建的辐射力天平具有很高的测量可靠性,可为结构特殊及更高功率的HIFU治疗系统的声功率测试拓展新的方向,具有较高的借鉴意义.【期刊名称】《中国医学装备》【年(卷),期】2018(015)009【总页数】3页(P5-7)【关键词】高强度聚焦超声;治疗仪;辐射力天平;声输出功率;测量【作者】黄涛;轩辕凯;柯虎;王龙军;周攀【作者单位】湖北省医疗器械质量监督检验研究院湖北武汉 430077;湖北省医疗器械质量监督检验研究院湖北武汉 430077;湖北省医疗器械质量监督检验研究院湖北武汉 430077;湖北省医疗器械质量监督检验研究院湖北武汉 430077;湖北省医疗器械质量监督检验研究院湖北武汉 430077【正文语种】中文【中图分类】R445.1高强度聚焦超声(high intensity focused ultrasound，HIFU)治疗仪是由单元换能器或多元换能器阵列构成的聚焦超声声源，发出的超声通过传声媒质后，以人体正常组织可接受的声强透过患者体表，将能量聚焦靶组织上，致其凝固性坏死(或瞬间灭活)的治疗系统[1-2]。
目前，评估HIFU治疗系统声输出的安全性和有效性的方法主要基于:空间峰值时间平均声强(Ispta)的测量或-6dB波束面积内时间平均声强的空间平均(ISAL)的测量。
超声物理实验报告
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。
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聚焦超声声功率和声场测试实验报告
【实验目的】
1、掌握辐射力天平法测量声功率的原理及其计算方法。
2、掌握水听器法测量聚焦超声声场的原理及方法。
3、掌握辐射力天平法测量声功率、水听器法测量声场。
【实验设备及仪器】
声学实验水槽、透声薄膜、新鲜离体牛肝组织、生物组织脱气装置、刻度尺、解剖刀、超声声功率计、HIFU 治疗头、HIFU 功率源、HIFU 水处理装置等。
治疗头参数：直径:150mm ，频率: 0.84MHz ，焦距:110mm 。
【实验原理】
声功率的测量采用的是辐射力天平法。
辐射力天平法是建立在自由场中的声
波行波作用于障碍物（靶）上的郎之万辐射力与声源声功率成正比例关系的原理
基础之上的。
测定靶上所受的辐射力，通过用比例常数计算出声功率。
此方法适
用范围已达到25MHz ，在低频范围内，量程可以达到500W 以上。
郎之万辐射压力：声场中随流点一起运动的物体，表面上受到的时间平均压
力与无限远处的静压力之差。
它等于声场中流点处平均动能密度和平均位能密度
之和。
即流点的能量密度的时间平均值。
它与媒质的非线性无关，是由横向尺度
不受限制的平面波产生的。
当使用全吸收靶时,P Fc = (c 为媒质声速)；球面聚焦声束(半孔径角m α)，
垂直入射全吸收靶时，2/(1cos )m P Fc α=+；聚焦器中间开有圆孔时：
()2/cos cos m mi P Fc αα=+其中 m α 为球面聚焦声束的半孔径角，mi α 为聚焦器
中间的圆孔的半孔径角。
本实验采用的换能器为中间开有圆孔的球面聚焦换能
器。
声场特性测量采用水听器法。
采用已校准的性能适当的测量水听器，置于水
中声场内测量场点的声压波形及其分布。
声场中水听器接收面所在位置的声压
P H (x 、y 、z 、t)可由水听器的输出电压U H (x 、y 、z 、t)得到：
P H (x 、y 、z 、t)= U H (x 、y 、z 、t)/M L
M L 为水听器自由场电缆末端有载电压灵敏度。
在连续波作用的聚焦换能器的
声场中，使用水听器采集焦点附近区域的声压值，并通过软件模拟出自由场中超
声声场特性。
【实验步骤】
1、在水槽一端将水听器安装在三维运动装置上，把输出端接在示波器上；在水
槽另一端将换能器固定在水槽中。
2、将治疗头的功率由小到大调节到水听器的测量范围之内，观察示波器的波形，
并不断调整示波器的显示值，达到最佳读数效果。
3、在治疗头产生的声场区域不断移动水听器的位置，寻找最大声压处；找到最
大声压值处时，记录下坐标；固定三维坐标中的任意两个方向，顺着第三个
方向左右移动水听器，并分别记录下坐标和声压值。
【实验原始数据】 我们小组固定X 轴为25.7cm,Y 轴为25.7cm 。
改变Z 轴的数值，记录数据如下表。
坐标(cm) 25.2 25.3 25.4 25.5 25.6 25.7 25.8 25.9 26.0 26.1
声压(Pa) 25.2 24.8 15.2 12.8 14.8 6.8 11.2 5.2 13.6 14.0
坐标(cm) 26.2 26.3 26.4 26.5 26.6 26.7 26.8 26.9 27.0 27.1
声压(Pa) 14.4 15.2 21.6 16.4 14.0 24.0 23.6 29.2 30.4 31.6
坐标(cm) 27.2 27.3 27.4 27.5 27.6 27.7 27.8 27.9 28.0
28.1
声压(Pa) 32.0 30.4 34.4 21.6 24.4 8.8 8.8 10.4 12.0 24.4
坐标(cm) 28.2 28.3 28.4 28.5 28.6 28.7 28.8 28.8 29.0 29.1
声压(Pa) 20.4 29.6 24.0 30.0 21.2 22.0 10.4 10.8 10.0 4.0
05
10
15
20
25
30
35
40
25.2
25.4
25.6
25.8
2626.2
26.4
26.6
26.8
2727.2
27.4
27.6
27.8
28
28.2
28.4
28.6
28.829
29.2
声压
【数据分析】
从实验数据中可以看出，当Z 轴为27.4cm 时，声压值最大为34.4Pa 。
【思考题】
1.聚焦超声的声场特点，表征声场特征的参数有那些？
声场特点：
(1)远场区：距离换能器输出面很远的区域，称为far field 。
λ/A >z
声场特点：声压逐渐减小，振动幅度与换能器距离成反比，声压与粒子振 动 速度同相。
(2)近场区：在平面换能器中，近场区是靠近换能器输出面的区域，称为near field 。
Z< A/πλ
声场特点：声压与质子振动速度不同相，声速横截面上的声压随距离变化很
大.
(3)过渡区：近场区和远场区之间的。
声场特点：区域轴上声压随距离增大，由最后一个极大值开始单调递减，粒 子
速度与声压不同相
声场参数有：声功率、声强、声压、时间平均声强、-6dB 声速面积内时间平均
声强的空间平均值、脉冲平均声强、空间峰值声强、负峰值声压
2.影响一个聚焦超声换能器声场分布的因素有那些，是如何影响的？
影响声场的因素：
1）频率：频率越大聚焦效果越好
2）结构（直径大小）:直径越大聚焦效果越好
3）焦距:焦距越小聚焦效果越好
4）曲率半径：曲率半径越小越好
【实验心得】
本次实验操作比较简单，只需要掌握示波器的用法就可以了，读数要非常精
确，要非常仔细的调节，只要有足够的耐心，完成这次实验并不困难。
实验主要
让我们了解了水听器法测量聚焦超声声场的原理和方法，听过老师详细的讲解，
大概的能够将其掌握。