超声脉冲传输测试方法
超声波传播速度的测量
超声波在固体中传播速度的测量在固体中传播的声波是很复杂的，它包括纵波、横波、扭转波、弯曲波、表面波等，而且各种声速都与固体棒的形状有关，金属棒一般为各向异性结晶体，沿任何方向可有三种波传播。
【实验目的】1、学会用时差法测定超声波在固体中的传输速度。
2、学会用逐差法处理实验数据。
3、熟悉数字示波器等仪器的使用。
【实验原理】时差法测量原理：在实际工程中，时差法测量声速得到广泛的应用。
时差法测试声速的基本原理是基于速度V=距离S/时间T，通过在已知的距离内计测声波传播的时间；从而计算出声波的传播速度，在一定的距离之间由控制电路定时发出一个声脉冲波，经过一段距离的传播后到达接收换能器。
接收到的信号经放大，滤波后由高精度计时电路求出声波从发出到接收这个在介质传播中经过的时间，从而计算出在某一介质中的传播速度。
只因为不用目测的方法，而由仪器本身来计测，所以其测量精度相对于前面两种方法要高。
同样在液体中传播时，由于只检测首先到达的声波的时间，而与其它回波无关，这样回波的影响比较小，因此测量的结果较为准确，所以工程中往往采用时差法来测量。
连续波经脉冲调制后由发射换能器发射至被测介质中，声波在介质中传播，经过t时间后，到达L距离处的接收换能器。
由运动定律可知，声波在介质中传播的速度可由以下公式求出：速度V=距离L/时间t。
通过测量二换能器发射接收平面之间距离L和时间t ,就可以计算出当前介质下的声波传播速度。
图5-5 发射波与接收波【仪器与器材】SVX-7声速测试仪信号源、SV-DH-7A型测试架、数字示波器、材料样品（有机玻璃棒、铝棒等）【实验内容与步骤】1、时差法测量超声波在固体中传播速度步骤图5-6 时差法测量超声波在固体中传播速度接线图（1）按图5-6接线，将测试方法设置到脉冲波方式将，接收增益调到适当位置（一般为最大位置），以计时器不跳字为好。
（2）将发射换能器发射端面朝上竖立放置于托盘上，在换能器端面和固体棒的端面上涂上适量的耦合剂，再把固体棒放在发射面上，使其紧密接触并对准，然后将接收换能器接收端面放置于固体棒的上端面上并对准，利用接收换能器的自重与固体棒端面接触。
专题实验-超声波测试原理及应用
1
tan 1 ( LB1
LA1 H
L )
（1.7
实验内容及要求 1． 测量直探头的延迟 利用 CSK-IB 试块 60 毫米的厚度进行测量。多次测量，求平均值。 2． 测量脉冲超声波频率和波长 利用 CSK-IB 试块 40 毫米厚度的 1 次回波进行测量；测量脉冲波 4 个振动周期的时间 t，
(3.10) (3.11)
实验内容及要求 1． 测量直探头的扩散角 利用 CSK-IB 试块横孔 A 和 B 进行测量，画出声束图形。 2． 探测 CSK-IB 试块中缺陷 C 的深度 利用直探头，采用绝对测量方法测量；多次测量，求平均值。 3． 探测 CSK-IB 试块中缺陷 D 的深度和距试块右边沿的距离 先测量斜探头的延迟、入射点、折射角和声速，在探测缺陷。
量（或已知）探头在该材质中的折
射角和声速。通常我们利用与被测
材料同材质的试块中两个不同深度
的横孔对斜探头的延迟、入射点、
折射角和声速进行测量。
参看图 3.5，A、B 为试块中的
两个横孔，让斜探头先后对正 A 和
B，测量得到它们的回波时间 tA、tB，
探头前沿到横孔的水平距离分别为
xA、xB，已知它们的深度为 HA、
实验三、超声波探测
实验方案 1． 声束扩散角的测量 如图 3.3 所示，利用直探头分别找到 B1 通孔对应的回波，移动探头使回波幅度最大，
并记录该点的位置 x0 及对应回波的幅度；然后向左边移动探头使回波幅度减小到最大振幅 的一半，并记录该点的位置 x1；同样的方法记录下探头右移时回波幅度下降到最大振幅一 半对应点的位置 x2；则直探头扩散角为：
图 2.1 纵波延迟测量
（1）直探头延迟测量（参看实验一）。 （2）斜探头延迟测量 参照图 2.2 把斜探头放在试块上，并使探头靠近试块正面，使探头的斜射声束能够同时 入射在 R1 和 R2 圆弧面上。适当设置超声波实验仪衰减器的数值和示波器的电压范围与时 间范围。在示波器上同时观测到两个弧面的回波 B1 和 B2。测量它们对应的时间 t1 和 t2。由 于 R2=2R2，因此斜探头的延迟为：
超声波 复合材料 标准
超声波复合材料标准引言超声波技术在材料科学领域有着广泛的应用，特别是在复合材料的检测和评估方面。
本文将详细介绍超声波复合材料标准，包括其定义、测试方法、参数设置、数据分析等内容，旨在为相关研究人员和工程师提供参考。
1.定义超声波复合材料标准是指对复合材料进行超声波检测时所遵循的一系列规范和要求。
其目的是通过超声波技术获取复合材料内部缺陷的信息，并对其性能和质量进行评估。
2.测试方法超声波复合材料的测试通常采用超声波传感器将超声波信号引入样品中，然后接收并分析回波信号。
常见的测试方法包括脉冲回波法（Pulse-Echo）、透射法（Through-Transmission）和相控阵法（Phased Array）等。
-脉冲回波法：该方法通过发送一个短脉冲信号，并在接收到回波信号后计算其传播时间和幅度来确定缺陷的位置和性质。
-透射法：该方法使用两个传感器，一个用于发送超声波信号，另一个用于接收。
通过比较两个传感器之间的信号差异来判断样品中的缺陷情况。
-相控阵法：该方法利用多个传感器组成的阵列，可以改变传感器之间的相对时延和振幅，从而实现对样品内部进行扫描和成像。
3.参数设置在进行超声波复合材料检测时，需要针对不同的样品和应用场景进行参数设置。
以下是一些常见的参数：-超声波频率：选择合适的频率可以在保证分辨率的同时克服信号衰减问题。
通常，高频率可以提供更好的分辨率，但其信号衰减较快。
-脉冲宽度：脉冲宽度决定了信号的能量和时间分辨率。
较窄的脉冲可以提供更好的时间分辨率，但会牺牲能量。
-接收增益：接收增益可以调整接收到的回波信号的幅度，以便更好地显示和分析缺陷。
4.数据分析超声波复合材料检测后，需要对得到的数据进行分析和解释。
以下是一些常见的数据分析方法：-Amplitude analysis：通过比较回波信号的幅度来判断缺陷的大小和类型。
较大的幅度通常表示较大的缺陷。
-Time-of-flight analysis：通过计算回波信号的传播时间来确定缺陷的位置。
超声声速的测量
超声声速的测量超声声速的测量是一种常见的非破坏性测试方法，用于确定材料中超声波的传播速度。
在工程和科学领域中，超声声速的测量被广泛应用于材料的质量控制、缺陷检测和结构健康监测等方面。
首先，我们来了解一下超声波的产生和传播。
超声波是指频率高于人耳能听到的最高频率（20kHz）的声波，通常位于20kHz至1GHz之间。
超声波可以通过压电晶体电声转换器产生，压电晶体具有压电效应，即当施加电压或力时，晶体会发生形变。
晶体振动的频率和声波频率相同，从而产生超声波。
在进行超声声速测量之前，需要选择一种合适的超声传感器。
目前市场上常见的超声传感器有探头式传感器和传感器阵列。
探头式传感器通常由单个发射/接收元件组成，适用于简单的物体测试。
传感器阵列由多个发射/接收元件组成，能够实现多通道扫描，适用于复杂结构的测试。
测量超声声速的常见方法有脉冲回波法和相位比较法。
下面我们来详细介绍这两种方法。
脉冲回波法是最常用的超声声速测量方法之一。
该方法使用单发单收的方式，发射一个超声脉冲波，经过材料后反向传播并被接收器接收。
通过测量从发射到接收的时间间隔，可以计算出超声波在材料中的传播时间，再根据材料的厚度，就可以得到超声声速。
相位比较法是一种更精确的超声声速测量方法。
该方法使用单发多收的方式，发射两个超声波脉冲波，分别经过材料后被多个接收器接收。
通过比较两个超声波的到达时间差，可以计算出超声波在材料中的传播时间差。
再根据材料的厚度和传播时间差，就可以得到超声声速。
在进行超声声速测量时，需要注意以下几个因素。
首先是材料的特性，不同材料的超声声速不同，因此需要根据具体材料来选择超声传感器和测量方法。
其次是材料的温度和湿度，这些因素会对超声波的传播速度产生影响，需要进行修正。
还有传感器的位置和角度，需要保证传感器与材料的接触面光滑并且紧密贴合，避免气隙产生干扰。
总之，超声声速的测量是一种重要的非破坏性测试方法，可以应用于各个领域中。
脉冲反射法超声检测通用技术ppt课件
围内实现时。
4
第6章脉冲反射法超声检测通用技术
2. 检测面的准备 保证检测面能提供良好的声耦合。
6.2 仪器和探头的选择
正确选择仪器和探头对于有效地发现缺 陷，并对缺陷定位、定量和定性是至关重 要的。实际检测中根据工件结构形状、加 工工艺和技术要求选择仪器与探头。
与工件相同（衰减系数相同）的平底孔试
块（孔埋深xj≥3N）来调节不同工件的检测
灵敏度。调节时要计算试块基准平底孔与 检测灵敏度所要求埋深与孔径的平底孔的 回波声压分贝差。
第6章脉冲反射法超声检测通用技术
不同直径不同埋深的平底孔回波的声 压分贝差为：
第6章脉冲反射法超声检测通用技术
ΔdB为检测灵敏度的调节量，计算值 为负值时需要提高仪器增益，计算值为正 值时需要降低仪器增益。
∵ 200 (mm) ＞3N﹦3×42﹦126(mm) 试块中的平底孔埋深和工件厚度均大于 3N， ∴可用试块计算法来调节检测灵敏度。
46
第6章脉冲反射法超声检测通用技术
② 检测灵敏度调节量为：
△dB=40lg500×2/200× 3 ＋2×0.005（500-200） =9+3=12（dB）
第6章脉冲反射法超声检测通用技术
5. 横波斜探头K值： 横波检测中，斜探头K值影响缺陷检出率、
检测灵敏度、声束轴线方向，一次波的声 程。
19
第6章脉冲反射法超声检测通用技术
为保证声束扫查到整个焊缝，探头K值必须 满足：
（a、b分别为上、下焊缝1/2宽）
第6章脉冲反射法超声检测通用技术
实际检测中，工件厚度较小时，应选用较 大K值，工件厚度较大时，应选用较小K值 。
脉冲法的基本原理及应用
脉冲法的基本原理及应用1. 脉冲法的基本原理脉冲法是一种用脉冲信号来测量物体性质的方法。
它基于脉冲信号的特性和物体与信号之间的相互作用来获取物体信息。
脉冲法具有以下基本原理：•发送脉冲信号：在脉冲法中，首先需要发送一个脉冲信号。
这个信号可以是电磁波、声波或其他类型的波。
通过控制脉冲的幅度、频率和形状，可以对测量进行调整。
•信号传播和反射：脉冲信号发送后，会在被测物体上传播。
根据物体的性质，信号可能会传播、吸收或反射。
传播和反射的特性提供了测量物体性质的基础。
•接收信号并分析：接收器会接收到由物体反射回来的信号。
接收到的信号将经过分析，以确定物体的性质。
分析可能涉及信号的幅度、频率、相位等方面的测量。
2. 脉冲法的应用脉冲方法广泛应用于各个领域，以下列举了一些主要的应用：2.1 非破坏性测试脉冲法在非破坏性测试中被广泛使用。
它可以用来检测和评估物体的结构完整性，如钢铁结构、建筑材料、管道等。
通过发送脉冲信号并观察信号的反射，可以检测出裂缝、孔洞、缺陷等问题。
2.2 医学成像医学领域中的脉冲法应用主要用于成像。
例如，超声波成像就是一种基于脉冲法的成像技术。
通过发送超声脉冲信号并测量其被人体组织反射的时间和强度，可以生成人体内部的图像，用于诊断和疾病监测。
2.3 电子通信脉冲法在电子通信中也有广泛的应用。
例如，调制解调器使用脉冲方法来调制和解调信号。
脉冲调制技术可以将模拟信号转换为数字信号进行传输，同时脉冲解调可以将数字信号还原为模拟信号。
2.4 激光雷达在激光雷达中，脉冲法用于测量目标物体的距离。
通过发送光脉冲并测量它们被目标物体反射后返回的时间，可以计算出物体与激光雷达之间的距离。
这种技术在无人驾驶、机器人导航和地质勘探等领域有广泛的应用。
2.5 粒子加速器脉冲法也在粒子加速器中得到应用。
粒子加速器通过加速和碰撞粒子来研究物质的性质。
脉冲法被用于探测和测量粒子撞击时产生的能量变化和粒子轨迹，以研究物质的结构和性质。
超声波测量方法总结
超声波测量方法总结I、超声波的物理特性：声波是声源振动发出的可听到的声音，正常人耳能听到的声音频率范围为16~20000Hz，当声源的振动频率高于20000Hz 时，人耳就听不到了，这种超过人耳听阈的声波叫超声波。
超声波与声波本质上都是由机械振动而产生的机械波，并以确定的速度在介质中传播，具有机械波所具有的各种物理特性，如波长、频率、反射、折射等。
超声波在均匀介质中沿直线传播，遇不同界面时会产生反射，反射的强弱与两种介质的声阻抗（声波传播速度与介质密度的乘积称为声阻抗）差异有关。
不同介质之间因阻抗差异而产生的界面反射是超声波诊断和测试的基础。
目前超声波测量已成功地应用于距离、密度、损伤检测等领域。
人体实质性器官、含液脏器都是超声波传播的良好介质，不同介面间可产生反射。
由于胃肠道内的气体、肺内气体与周围组织的声阻抗差过大，超声波在经过这种界面时会发生全反射，胃肠道内、肺内及后方结构不能显示，这就是常规情况下超声波检查不能用于胃肠道、肺的原因，但经过胃肠道准备，消除内部气体的干扰，超声波检查也可以用于胃肠道。
II、超声波测量原理：超声波测量一般是利用超声波在被测对象里传播时的反射、折射和衰减等等特性来进行测量的。
超声波的优点是可以穿透电磁波、光波等无法穿透的物体，同时又能在两种物质（声阻抗不同的物质）的交界面上反射，由于物体内部的不均匀性，使得在其中传播的超声波携带了媒质内部的弹性性能和结构特征等相关的信息，从而可以通过超声波的速度、衰减及色散等参量来评价媒质的一些基本物理参数和结构特征。
超声检测以其检测灵敏度高、速度快、成本低等特点在各方面得到了非常广泛的应用，在国内外已经成功的应用于船舶、冶金、机械、石油、化工、食品、电子、航天、建筑、农林、水产及医疗等领域。
III、超声波激发方法：电磁场、激光脉冲激发等等。
IV、超声波测量方法分类：从测量超声的角度可以分为两大类：一类是利用超声波在介质中的传播性而发展起来的超声传播测量法；另一类是利用超声作用被检物体的振动特性而发展起来的振动测量法。
灌注桩超声波检测方案
灌注桩超声波检测方案引言灌注桩是一种常见的地基工程施工方法，用于增加土壤的承载能力。
在施工完成后，需要对灌注桩进行质量检测，以确保其满足设计要求和安全标准。
其中，超声波检测是一种非破坏性的检测方法，可以通过传播和反射超声波来评估灌注桩的质量。
本文将介绍灌注桩超声波检测方案的具体实施步骤和注意事项。
超声波检测原理超声波检测是利用超声波在物质中传播和反射的特性来检测物质的内部结构和缺陷。
在灌注桩检测中，超声波可以穿透混凝土，通过探测器接收到的超声波信号来评估灌注桩的质量。
超声波检测主要依靠以下原理： 1. 脉冲回波法：通过发送一个脉冲超声波信号，当超声波信号遇到物体的界面时，一部分能量将被反射回来。
通过测量反射信号的强度和时间延迟，可以推断出物体内部结构和缺陷的信息。
2. 声速测量法：根据超声波在不同材料中的传播速度不同，可以利用测量声速的方法评估灌注桩的材料质量和坚固程度。
超声波检测步骤灌注桩超声波检测主要包括以下几个步骤：步骤一：准备工作首先，确定要检测的灌注桩位置和数量，然后准备超声波探测器和测试设备。
确保超声波探测器的传感器和设备的连接正常，并确保设备已经校准。
步骤二：发送超声波信号将超声波探测器的传感器放置在要检测的灌注桩表面，并发送一个脉冲超声波信号。
信号的频率和强度可以根据具体情况进行调整。
步骤三：接收信号超声波探测器接收到反射回来的超声波信号后，将信号传输给测试设备。
设备将信号转换为可读取的数据，并进行处理和分析。
步骤四：分析结果根据接收到的超声波信号数据，分析灌注桩的内部结构和缺陷。
可以通过比较不同位置和深度的超声波信号来评估灌注桩的均匀性和完整性。
步骤五：记录和报告将分析结果记录下来，并生成一份检测报告。
报告应包括灌注桩位置、数量、超声波信号数据以及分析结论。
同时，可将结果与设计要求进行比较，以确保灌注桩的质量符合要求。
注意事项在进行灌注桩超声波检测时，需要注意以下几个方面：•检测设备的校准：确保超声波探测器和测试设备的准确性和稳定性，避免因设备问题导致检测结果不准确。
脉冲反射法超声检测通用技术
余量高，信噪比高，低频性能好仪器。 4、对近表面缺点检测要求高时，可选择盲区小，近区分辨好
仪器。 5、室外现场检测，重量轻、荧光屏亮度高、抗干扰能力好仪
器。
脉冲反射法超声检测通用技术
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6.2 仪器与探头选择
❖探头选择 型式选择：标准为依据检测对象和检测目标
脉冲反射法超声检测通用技术
脉冲反射法超声检测通用技术
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脉冲反射法超声检测基础步骤
1、工件情况 2、检测前准备工作 3、仪器、探头、试块选择 4、仪器调整及灵敏度确实定 5、耦合赔偿 6、扫查方式 7、缺点测定、统计和评定 8、出具汇报 9、仪器、探头系统复核
脉冲反射法超声检测通用技术
第2页
目录
1、晶片大，半扩散角小，指向性好，声束轴线附近缺点检 出能力强。
2、晶片大，近场区大，对检测不利；辐射超声波能量大， 发觉远距离缺点能力强。
3、考虑检测面结构情况 如对小型工件，曲率大工件复杂形 状工件为便于耦合要用小晶片，对平面工件，晶片可大 一些。
0
arcs in 1.22
D
arcs in 1.22
❖ 对耦合剂要求 • 对工件表面和探头表面有足够浸润性，并有流动性，附着力
强，易清洗
• 声阻抗大，应尽可能和被检工件靠近 • 对人体无害，对工件无腐蚀作用 • 来源广，价格低廉 • 性能稳定
脉冲反射法超声检测通用技术
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6.3.3影响声耦合主要原因
• 耦合层厚度d • 工件表面粗糙度 • 耦合剂声阻抗 • 工件表面形状
5、频率高，衰减大，厚工件、粗晶材料选取低频。
0
arcs in 1.22
超声波脉冲法的原理和应用
超声波脉冲法的原理和应用一、原理介绍超声波脉冲法是一种常用的无损检测方法，通过利用超声波的传播和反射特性来获取被测物体的结构与性能信息。
具体原理如下：1.超声波发射：通过超声波传感器发射短脉冲超声波束，产生超声波信号。
2.超声波传播：超声波在被测物体内部传播，并与不同材料的界面发生反射、折射和散射。
3.脉冲接收：接收器接收返回的超声波信号，并将其转换为电信号。
4.信号处理：经过放大、滤波、波形整形等处理后，将超声波信号输出到显示器或计算机进行分析。
5.结果分析：根据超声波信号的特征，对被测物体的内部结构和缺陷等进行分析和判断。
二、应用领域超声波脉冲法在许多领域都有广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：1. 材料工程•检测材料的质量：通过检测材料中的缺陷、裂纹等缺陷，评估材料的质量和性能。
•确定材料的结构：可以检测材料的内部结构，包括层析结构、晶体结构等。
•监测材料的老化：可以追踪材料的老化过程，及时判断材料的寿命和性能退化情况。
2. 建筑工程•检测混凝土结构：可以检测混凝土中的裂缝、空鼓等缺陷，评估混凝土结构的质量和强度。
•检测管道和输电线路：可以检测管道和输电线路中的腐蚀、断裂等问题，确保安全运行。
•检测墙体内部结构：可以检测墙体内部的铁筋、管线等结构，为后续施工提供参考。
3. 医学影像学•超声检查：超声波脉冲法常用于医学影像学中，用于检查人体器官的结构和功能。
•产科检查：超声波脉冲法在产科检查中，可以观察胎儿的发育和胎盘的情况。
•肿瘤检测：超声波脉冲法可以用于检测肿瘤的大小、位置和形态特征，辅助医生进行诊断。
4. 机械制造•检测焊接质量：可以检测焊接接头中的焊缝和气孔等缺陷，确保焊接质量。
•检测金属表面缺陷：可以检测金属表面的裂纹、疲劳等缺陷，评估零部件的质量。
•检测轴承和齿轮：可以检测轴承和齿轮中的损伤和磨损情况，预测其寿命和维护周期。
三、优点和局限1. 优点•非接触性：超声波脉冲法无需与被测物体直接接触，不会对被测物体产生损伤。
桩基承载力自平衡法检测方案
传统的桩基荷载试验方法有两种，一种是桩载法，一种是锚桩法。两种方法都是利用液压千斤顶对桩顶施加载荷，而千斤顶的反作用力，前者由反作用力架上的堆重平衡，后者通过锚杆将反作用力传递给锚桩。反作用力框架，与锚连接。桩的拔出力平衡。主要问题是：前者必须解决数百吨甚至数千吨的荷载源、堆垛和运输问题，而后者必须设置多个锚桩和反力梁，不仅成本高，而且需要花费大量时间。很久。而且容易受吨位和场地条件的限制（国内堆垛法试验桩的最大极限承载力只有3000吨，锚桩法试验桩的最大极限承载力不超过4000吨） )，使许多大吨位桩和特殊场地的桩（如山桩、桥桩）的承载力数据往往不一致、不准确，无法合理发挥基础桩的潜力，是一大难题在桩基础领域。
(3)试验单位应根据自平衡法试验桩理论计算确定平衡点和试验载荷值。
2、仪器设备测试部件的校准
(1)装载系统（电动油泵、高压油管、装载箱等）
系统在加载前经省计量部门标定后，由厂家进行系统压力测试，以保证测试加载的准确性。
(2) 测试仪器的校准
所有设备（电子百分表、压力表、应变计）均由法定计量标准站在实验室进行调试和校准。
55
1.4
⑦1个粘土
160
0.70
60
1.4
⑦2细砂
160
0.60
45
1.6
8
⑧粘性地球
190
0.75
70
1.4
⑧1粉质粘土
170
0.70
65
1.4
⑧2联合体
260
0.50
130
2.0
9
⑨粉质粘土
200
0.70
70
1.4
⑨1支地球
220
0.75
凸阵超声换能器脉冲回波测试标准
凸阵超声换能器脉冲回波测试标准下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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超声波在固体中传播速度的测量
超声波在固体中传播速度的测量【实验目的】1、学会用时差法测定超声波在固体中的传输速度。
2、学会用逐差法处理实验数据。
3、熟悉超声波发生器、数字显示尺、数字示波器等仪器的使用。
【实验原理】在固体中传播的声波是很复杂的，它包括纵波、横波、扭转波、弯曲波、表面波等，而且各种声速都与固体棒的形状有关，金属棒一般为各向异性结晶体，沿任何方向可有三种波传播。
时差法测量原理在实际工程中，时差法测量声速得到广泛的应用。
时差法测试声速的基本原理是基于速度公式：LC t∆=∆ (1) 即通过在已知的距离ΔL 内计测声波传播的时间Δt ，从而计算出声波的传播速度C 。
实验上，在一定的距离之间由控制电路定时发出一个声脉冲波，经过一段距离的传播后到达接收换能器。
接收到的信号经放大，滤波后由高精度计时电路求出声波从发出到接收这个在介质传播中经过的时间，从而计算出在某一介质中的传播速度。
只因为不用目测的方法，而由仪器本身来计测，所以其测量精度相对于驻波法和相位比较法要高。
同样在液体中传播时，由于只检测首先到达的声波的时间，而与其它回波无关，这样回波的影响比较小，因此测量的结果较为准确，所以工程中往往采用时差法来测量。
图1 发射波与接收波【仪器与器材】SVX-7声速测试仪信号源、SV-DH-7A型测试架、数字示波器、材料样品（铝棒和有机玻璃棒）。
【实验内容与步骤】1. 测量超声波在铝棒中传播速度图5 时差法测量超声波在固体中传播速度接线图（1）按图2接线，将测试方法设置到脉冲波方式，将接收增益调到适当位置（一般为最大位置），以SVX-7声速测试仪信号源上的计时器不跳字为好。
（2）将发射换能器发射S1端面朝上竖立放置于托盘上，在换能器端面和长固体棒A0的端面上涂上适量的耦合剂，再把长固体棒A0放在发射面上，使其紧密接触并对准，然后将接收换能器S2接收端面放置于固体棒A0的上端面并对准，降下S2与固体棒A0端面接触。
（3）这时SVX-7声速测试仪信号源上的计时器的读数为t0 (μs)，SV-DH-7A型测试架上数显尺给出固体棒A0上端面的位置为L0 (mm)。
测量超声波速度的使用方法
测量超声波速度的使用方法引言：超声波是一种常见的无损检测技术，被广泛应用于工业、医疗和科研领域。
测量超声波速度是超声波应用中的重要一环，它能够提供物质的弹性参数、材料的质量以及结构的完整性等关键信息。
本文将介绍一些常见的测量超声波速度的方法。
一、脉冲回声法：脉冲回声法是测量超声波速度最常用的方法之一。
它利用超声波在材料中传播的时间和距离的关系，来计算超声波的传播速度。
在实际应用中，将超声波探头放置在待测材料表面，向其发送超声脉冲，同时接收第一个回波和最后一个回波之间的时间间隔，并通过计算公式推导出超声波速度。
二、双晶法：双晶法是一种基于晶体的测量超声波速度的方法。
该方法主要适用于测量高频超声波速度和细晶粒材料。
在实践中，首先制备两个相同的晶体样品，然后通过各种技术粘合在一起，使得它们的晶面互相平行。
接下来，通过超声探头在样品上获得表面声波射线的传播角度和时间差，并计算出超声波速度。
三、多普勒效应法：多普勒效应法是一种基于声音频率变化的测量超声波速度的方法。
该方法适用于测量流体介质中超声波的传播速度。
在实际应用中，通过超声波探头将一束超声波发射到流体介质中，当超声波与介质中的颗粒或气泡发生相互作用时，会引起声音频率的变化。
通过测量这种频率变化，并结合其他参数计算出超声波速度。
四、相控阵法：相控阵法是一种基于声波的干涉原理测量超声波速度的方法。
其原理是利用多个发射和接收元件阵列，发射和接收多个超声波束，在待测材料中形成一系列干涉图案，通过处理这些干涉图案，可以计算出超声波的传播速度。
相控阵法具有高精度和高分辨率的优点，在医疗和材料检测领域得到广泛应用。
结论：测量超声波速度是超声波应用的重要环节，不同的测量方法针对不同的应用场景和要求提供了多样化的解决方案。
脉冲回声法适用于大多数材料的测量，双晶法适用于高频和细晶粒材料，多普勒效应法适用于流体介质的测量，相控阵法适用于需要高精度和高分辨率的场景。
综合应用这些方法，我们能够更准确、更全面地了解超声波在不同介质中的传播特性，为工业、医疗和科研领域的应用提供有力支持。
超声波测量实验指导书
图5 仪器连接示意图 如图5所示 , 当采用单探头工作方式时 , 利用三通线把发射接收 接头连接起来 ,
然后与探头连接。示波器采用外触发工作方式 , 连接超声仪触发接头与示波器外触发 输入口。分别把信号检波输出和射频输出与示波器第一、第二通道输入口相连 , 或则 根据需要只接其中一种输出方式。
L C(t2 t1) 2
（4）
其中 ,C 是试块的声速 , t1 是第一界面反射回波的传播时间, t2 是第二界面反射回波
的传播时间。
对于规则几何形状的物体 , 如被测试块 , 其宽度方向和厚度方向的界面可以产生
多 次反射回波。相邻两个回波之间的传播时间为声波在界面之间传播时间的两倍。
图4 表面波测长示意图 表面波测量也弧面的长度方法如图4所示 , 出现的两个反射回波分别对应于表 面波传播路径上两个突变点B1和 B2 。 四、 思考题： 五、 1.超声波探头与被测物体之间为何要加偶合剂？耦合剂的选择应遵从什么原则？ 2.本次实验中，超声声速的测量误差主要是哪些因素引起的，应采取哪些措施来减
(2) 超声仪的输出信号被限幅在 5V 左右 , 因此示波器在测量过 程中,一般要求被 测信号幅度不超过 2V 。
( 3) 利用 CSK-IB 钢试块时 , 可以用水或则机油作为耦合剂 : 利用 CSK-IC 铝试 块时 , 必须用机油作为耦合剂。实验完成后 ,必须擦干净试块上残余的耦合剂, 否则 会损坏试块。
超声波检测技术，就是利用超声波的高频率和短波长所决定的传播特性。即： （1）具有束射性（又叫指向性），如同一束光在介质中是直线传播的，可以定向控 制。 （2）具有穿透性，频率越高，波长越短，穿透能力越强，因此可以探测很深（尺寸 大）的零件。穿透的介质超致密，能量衰减越小，所以可用于探测金属零件的缺陷。 （3）具有界面反射性、折射性，对质量稀疏的空气将发生全反射。声波频率越高， 它的传播特性越和光的传播特性接近。如超声波的反射、折射规律完全符合光的反射、 折射规律。 利用超声波在零件中的匀速传播以及在传播中遇到界面时发生反射、折射等特性， 即可以发现工件中的缺陷。因为缺陷处介质不再连续，缺陷与金属的界面就要发生反射 等。如图1所示超声波在工件中传播，没有伤时，如图1a，声波直达工件底面，遇界面 全反射回来。当工件中有垂直于声波传播方向的伤，声波遇到伤界面也反射回来，如图 1b。当伤的形状和位置决定界面与声波传播方向有角度时，将按光的反射规律产生声波 的反射传播。
超声波测距无线传输系统实验报告
超声波测距无线传输系统摘要：本系统利用声波反射原理,以MSP430单片机作为控制核心,实现超声波的发射和接收，通过测量超声波在发射源和被测物体间的传播时间来计算被测物体与发射探头间的距离，同时控制步进电机的转动, 实现正度45度的探测，并通过单片机无线收发功能传送数据，在单片机最小系统的液晶显示屏上显示所测物体的距离和坐标，可视化很强。
关键字：MSP430 超声波无线收发目录一、方案的论证1、40KHZ超声波波的产生方案一：由555产生一个稳定的40kHz载波信号，并由单片机控制它以产生间歇的发射波，此方法实现起来比较简单。
方案二：由非门进行振荡产生40kHz载波信号，此方案信号比较稳定，但需要特定频率的晶振，还可能需要分频电路，实现起来较为麻烦。
方案三：直接从FPGA分频得到40kHz的方波发射信号，频率稳定实现更为简单。
而且这种方法充分利用了FPGA资源，同时降低了硬件设计的复杂度，降低系统成本，但是考虑到功耗，我们并没用采用此方案。
方案四：在FPGA中设置一个触发器，时钟频率为80KHz，当其下降沿到来时对输出取反，得到40KHz的方波。
开始时，我们首先尝试用方案三，但后来发现方案三产生的方波不太稳定，考虑到本系统是用电池供电，所以后来改用了方案一，此方案硬件电路简单，功耗小。
3、超声波发射头的驱动方法方案一：将40K的脉冲经过反相器，用反相器驱动超声波发射头。
我们采用几个反相器串联和并联来提高电流，经试验后，此方案达不到要求。
方案二：采用三极管放大方案三：采用变压器方案四：超声波发射电路采用基于MAX232的方波发射电路电路的前几用74LS04非门输出正反相得40K的方波信号驱动MAX232后实现从TTL电平到RS232电平的DC-DC转换，输出+/-9V的电压方波，驱动超声波换能器。
由于发射到换能器的电压高，波形完整，因此可以达到很高的发射功率和效率，可以测量比较远的距离，同时用这个电路发射方波，电路工作稳定电路功耗很小，也适合单电源供电。
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---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------超声脉冲传输测试方法超声脉冲传输测试方法1/ 37课件内容? ? ? ?超声脉冲传输测试原理测试系统实验样品测试方法---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 目标?本方法的主要目标是在实验内利用超声脉冲测试方法测量岩石样品及其它介质速度和衰减。
掌握基本和测试技术。
怎样正确的使用实验已有实验设备获取最佳的实验效果。
提高实验测试和分析技能，特别是得到定量的实验结果，并编写实验研究报告的能力。
??3/ 37一、超声脉冲传输测试原理?超声脉冲传输法（Pulse-Transmission Method）就是测试超声脉冲波在被测介质中传播后所得到的信号。
通过记录脉冲岩石样品的时间，用样品长度除以时间的方法来计算速度。
??通过分析记录的脉冲波形振幅频率变化确定介质的衰减。
脉冲传输法有脉冲透射和反射两种。
?---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 超声波脉冲透射法?在均匀介质中，波传播的速度与传播路径和旅行时有关：V=L/TT＝T1－T0T1为实际测试到的时间， T0为除去波在样品中传播的时间，波在测试系统中的时间，也称零时间。
在一块被测样品的两端分别放置一个超声源和一个接收器，测试声波从声源出发到接收的传播时间和所经过的路程。
5/ 37声波脉冲反射法?用同一个器件（既可发射超声也可以接收超声）放在测试样品的一端，测试声波从声源到样品的另一端反射到接收器的时间，此时间是经过样品两倍路程的时间，所以速度为 V=2L/（T）T＝T1－T0---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 其它测试方法?测试超声波速度除直接脉冲透射法还使用其它方法：如表面速度测量法、半直接脉冲透射法。
两种方法波传播路径不能精确确定。
采用多点测试能部分提高精度。
?直接脉冲透射法表面速度测量法半直接脉冲透射法7/ 37二、测试系统?系统包括：电脉冲信号发生器、超声换能器、放大器、数学示波器、（A/D模数转换器）和微机。
超声波测试系统框图---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 1、实验室自组测试系统?组合仪器的几种方式9/ 37带夹持器的声波测试系统?带夹持器的目的是保证样品与换能器之间有很好的耦合条件，也可使两个换能器在同一轴线上。
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 2、工作原理和功能?由脉冲发生器产生一个高电压脉冲信号输给换能器，换能器就产生一个超声频率的振动（纵振动或剪切振动），此振动传递到被测样品内产生能量传播到样品的另一端面被另一个换能器接收，接收换能器把振动为电信号输出给接收器（示波器）接收。
同时，脉冲发生器还产生一个同步触发信号（或电平）给接收器，使两者同步工作。
接收器与微机相连，通过模数转换把模拟的振动电信号转换为数字信号由微机存储。
??11/ 371）脉冲信号发生器功能?由电子振荡器产生一个高压电脉冲信号，同时分出一个低幅度的同步触发信号（或电平）给接收器。
?电脉冲信号发生器大体可分两类：形、三角形和正弦；脉宽可调，电压幅度一般1)普及型的低幅信号发生器，脉冲形状可变，矩在24伏。
2)专用性仪器，信号电压高超过100伏，单个电脉冲，俯冲形态分方脉冲和尖状脉冲。
方脉冲的脉冲宽度可调，尖状脉冲的最高可达近千伏，脉冲宽度不可调。
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 特点岩石样品测试和地震物理模型试验所用的脉冲信号发生器最佳指标为： 1）电脉冲信号幅度：大于200伏，幅度从10伏到最大连续或分档可调；大功率 2）脉宽可调范围:0.1-5微秒，分段分档可调；适用性强 3）脉冲上升时间：10-20纳秒。
?国产FM－1A美国泛美公司产PR5055和5077PR13/ 372）放大器功能?弱小信号放大。
放大器的主要指标有：带宽、放大倍数(增益)、噪声。
原则上希望有较宽的带宽和大的放大倍数，这是一对矛盾参数，它取决于电子元器件的性能，放大器本身的噪声对弱小信号的测试影响很大。
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 3）数学示波器? ? ? ?波形显示、传播时间和振幅测试、模数转换（A/D）功能。
时间采样较高，一般大于40MHZ/s；垂直分辨率较低，多数为8位。
有叠加，单次采集等功能。
使用方便。
15/ 37A/D 模数转换器? ?把模拟信号转化为数字信号。
模数转换器的主要性能：采样的水平和垂直分辨率，分别对应波的时间和振幅的采样率。
垂直分辨率8位时，时间采样率高达1GHz；垂直分辨率提高时，时间采样率降低。
国内有12位分辨率，有20--60MHz的产品，国外产品，23位，20--100MHz。
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 三、超声换能器? ? ?超声换能器在工业界的无损探伤中俗称“探头”。
是一种把机械能（振动）转换为电能（电信号）的器件。
超声换能器核心部件是一种压电晶体。
此种晶体会产生一种压电现象（一种存在于特定晶体中的独特效应，当压电材料被施加电场时会产生伸缩变形，相反在施加压力时产生电压）。
常见的压电晶体材料：石英、铁电体、高分子和复合材料压电晶体有多种振动模式，纵振动产生纵波，剪切振动产生横波，等等。
还有其它材料和形式激发超声：磁致伸缩、激光致声。
??17/ 371、压电材料（晶体）---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 2、振动模式?压电元件振动方式也叫模式：a）厚度振动（伸缩）b）剪切振动c）长度伸缩 d）宽度伸缩 e）径向伸缩 f）环向伸缩 g）球径向振动?振动模式依赖于元件的形状、形状与晶轴的相对关系和电场的取向19/ 373、换能器类型?把各种形态有压电晶体封装在壳内构成一个器件即为超声换能。
针对各种测试目的有多种形式的换能器。
??岩石物理测试选用“直探头”---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------21/ 371）斜探头 2）剪切型 3）扭转型---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 信号大小的度量?集中振幅的变化常用分贝（ decibels－dB）表示，即为两个信号振幅比的对数值（以 10为底）： dB=20log10(A1/A2) A1信号1的振幅，最大值； A2信号2的振幅，测试值。
A1/A2 比值 dB100/70.71100/50 100/25 100/10 100/11.41422 4 10 10036 12 20 4023/ 37四、脉冲传输测试基本技巧?实验测试基本技巧包括对测试系统性能的掌握和测试精度的影响因素分析。
测试精度的影响因素： 1)换能器的选择?2)测试系统的t0时间3)耦合问题 4)传播时间的读取?关键技术：基本概念和实际经验---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 1、换能器的选择? ?根据实验目的选择合适的超声换能器。
注意：1)振动模式：纵波或是横波。
2)工作频率和宽带特性。
3)波形的极性，纵波的上下起跳和横波的偏振特性。
25/ 372、t0—对零时间?t0时间是测试系统中一种固有时间，包含在测试时间中，在计算介质的速度时要消除这个时间。
V=L/⊿t⊿t--波传播旅行时间，⊿t = t-t0 ，t为观测时间；L—传播距离。
?t0时间是由测试系统中各种测试仪器电路延迟时间，换能器前保护层延等因素引起。
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------t0时间测试方法1)对零法把震源和接收换能器直接接触得到的时间即为系统的t0时间。