超聲波幅頻特性的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)報(bào)告實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)報(bào)告1、超聲波測(cè)距原理介紹；超聲是指振動(dòng)頻率超過20KHZ的機(jī)械波，在空氣中、水中和軟組織中主要以縱波出現(xiàn)，超聲波作為波的一族，也有波所具有的種種特性，如具有反射、折射特性；具有波動(dòng)方程，具有行波解。與之相關(guān)的還有聲壓、聲場(chǎng)、聲阻抗、波速、頻率、衰減、散射、傳感器、多普勒頻移等等概念。目前，測(cè)量距離主要采用波在介質(zhì)中的傳播速度和時(shí)間關(guān)系進(jìn)行測(cè)量。常用的有激光測(cè)距、微波雷達(dá)測(cè)距、超聲波測(cè)距三種方法。由于超聲波指向性強(qiáng)，

2、能耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測(cè)量，如液位、井深、管道長(zhǎng)度的測(cè)量。另外，超聲測(cè)距還可用于汽車倒車、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的位置監(jiān)控。超聲波傳感器主要材料有壓電晶體（電致伸縮）及鎳鐵鋁合金（磁致伸縮）兩類。電致伸縮的材料有鋯鈦酸鉛（PZT）等。首先處理單元對(duì)超聲換能器加以電壓激勵(lì)，其受激后以脈沖形式發(fā)出超聲波，接著超聲換能器轉(zhuǎn)入接受狀態(tài)（相當(dāng)于一個(gè)麥克風(fēng)），處理單元對(duì)接收到的超聲波脈沖進(jìn)行分析，判斷收到的

3、信號(hào)是不是發(fā)出的超聲波的回聲。如果是，就測(cè)量超聲波的行程時(shí)間，根據(jù)測(cè)量的時(shí)間換算為行程，除以2，即為反射超聲波的距離。把超聲波傳感器安裝在合適的位置，對(duì)準(zhǔn)被測(cè)物變化方向發(fā)射超聲波，就可測(cè)量物體表面與傳感器的距離。2、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）理解并學(xué)習(xí)超聲波測(cè)距（測(cè)厚）的原理，并了解整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程。（2）熟悉超聲波發(fā)射與接收的過程。（3）觀察超聲波在直接接收和發(fā)射接收兩種情況下各個(gè)參數(shù)的變化。3、基本測(cè)試思路在已知測(cè)量距離的情況下，對(duì)超聲波的各個(gè)參數(shù)

4、進(jìn)行測(cè)量。主要采用示波器跟蹤法來對(duì)函數(shù)發(fā)生器的信號(hào)和超聲波接收到的信號(hào)進(jìn)行觀察，了解各個(gè)參數(shù)的變化。4、需要的儀器和材料信號(hào)源示波器超聲波探頭（發(fā)射與接收探頭）木板或其它物件毫米刻度尺5、實(shí)驗(yàn)過程及數(shù)據(jù)記錄（1）超聲波發(fā)射跟蹤試驗(yàn)信號(hào)源給出40KHZ的方波信號(hào)，接入示波器觀察信號(hào)的波形，同時(shí)與超聲發(fā)射探頭相連接。（2）超聲波的接收（直接接收）。此處采用直接接收的方式，將超聲波接收探頭介入示波器，當(dāng)超聲波接收探頭給出恒定的頻率的方波時(shí)，觀

5、察超聲波接收探頭接收的波形幅值的變化，并觀察接收的波形的頻率，看有無衰減。距離（cm）102030405060708090100110頻率（Hz）幅值（V）(3)超聲波的反射接收在給定的不同的距離處放上一個(gè)障礙物，然后將超聲波發(fā)射與接收探頭平行放置，在給定的超聲波的發(fā)射頻率（40KHz）后，觀察超聲波經(jīng)障礙物發(fā)射后被超聲接收探頭所接收到信號(hào)的各個(gè)參數(shù)的變化。距離（cm）102030405060708090100110頻率（Hz）幅值（V