大學物理試驗：超聲聲速測定

1、超聲聲速測定 超聲聲速測定聲波特性的測量，如頻率、波長、聲速、聲壓衰減、相位等，是聲波檢測技術(shù)中的重要內(nèi)容。 特別是聲速的測量， 不僅可以了解媒質(zhì)的特性而且還可以了解媒質(zhì)的狀態(tài)變化， 在聲波定位、 探傷、 測距等應用中具有重要的實用意義。 例如，聲波測井、 聲波測量氣體或液體的濃度和比重、 聲波測量輸油管中不同油品的分界面等等。“聲速的測量” 是一個綜合性聲學實驗。 實驗中采用壓電陶瓷超聲換能器通過駐波法（共振干涉法）和相位比較法測量超

2、聲波在空氣中的傳播速度，這是一個非電量電測方法的應用。通過這個實驗可以重點學習如下內(nèi)容：（1）實驗方法：非電量的電測方法；測量聲速的駐波法和相位比較法。（2）測量方法：利用示波器測量電信號的極大值和觀察李薩如圖形測量相位差的方法。（3）數(shù)據(jù)處理方法：求聲波波長的逐差法。（4）儀器調(diào)整使用方法：雙蹤示波器和函數(shù)信號發(fā)生器的正確調(diào)節(jié)和使用方法?！緦嶒災康摹?【實驗目的】1.學習用駐波共振法和相位比較法測量超聲波在空氣中的傳播速度。2.了解壓

3、電換能器的功能。3.學習用逐差法處理數(shù)據(jù)?！緦嶒瀮x器】 【實驗儀器】SVX-5 型聲速測試儀信號源、SV-DH 系列聲速測試儀、雙蹤示波器等x 2 y 2 2xy2 ? ? cos(? ?? ) ? sin (?2 ??1)2 1 2 2 A1 A2 A1A2在發(fā)射波和接收波之間產(chǎn)生相位差：?? ? ?2 ? ?1 ? 2? ?x?見圖 3，隨著振動的相位差從 0～? 的變化，李薩如圖形從斜率為正的直線變?yōu)闄E圓，再變到斜率為負的直線。

4、因此，每移動半個波長， 就會重復出現(xiàn)斜率符號相反的直線， 測得了波(a) ?? ? 0 (b) ?? ? ?4 (c) ?? ? ?2 (d) ?? ? 3? (e) ?? ??4圖 4-5-3 合成振動長 ? 和頻率 f ，根據(jù)式? ? ? ? f 即可計算出聲音傳播的速度。改變 S1 和 S2 之間的距離 L，相當于改變了發(fā)射波和接收波之間的相位差，熒光屏上的圖形也隨 L 不斷變化。顯然，當S1、S2 之間

5、距離改變半個波長?L ? ? / 2，則 ?? ＝? 。2. 2.共振干涉 共振干涉(駐波 駐波)法測聲速 法測聲速由聲源 S1 發(fā)出的聲波（頻率為 f ） ，經(jīng)介質(zhì)（空氣）傳播到S2，S2 在接收聲波信號的同時反射部分聲波信號。如果接收面（ S2）與發(fā)射面（S1）嚴格平行，入射波即在接收面上垂直反射，入射波與反射波相干涉形成駐波。反射面處是位移的波節(jié)，聲壓的波腹。改變接收器與發(fā)射源之間的距離 L，在一系列特定的距離上，空氣中出現(xiàn)穩(wěn)定的