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1、超声波传播速度的测定第1页，本讲稿共11页一、实验目的uu1.用相位比较法测量声速；uu2.用共振干涉法测量声速；uu3.通过实验了解作为传感器的压电陶瓷的功能。第2页，本讲稿共11页二、实验仪器uu SV-DH SV-DH系列声速测试系列声速测试仪仪uuSVX-5SVX-5型声速测试仪型声速测试仪信号源信号源uu双踪示波器双踪示波器(20MHz)(20MHz)。第3页，本讲稿共11页三、实验原理1.1.声声 波波 频率介于20Hz20kHz的机械波振动在弹性介质中的传播就形成声波 介于20kHz500MHz的称为超声波 第4页，本讲稿共11页2.2.压电陶瓷换能器压电陶瓷换能器压电陶瓷换能器
2、压电陶瓷换能器 压电陶瓷换能器是由压电陶瓷片和轻重两种金属组成。压电陶瓷换能器是由压电陶瓷片和轻重两种金属组成。1 1）正压电效应正压电效应正压电效应正压电效应 :当压电陶瓷片两端受到应力作用时，两端面间将产生电场强度当压电陶瓷片两端受到应力作用时，两端面间将产生电场强度E E，这就是压电效，这就是压电效应应 2 2）逆压电效应逆压电效应逆压电效应逆压电效应 :当压电陶瓷片两端外加电压时，陶瓷片将产生伸缩形变，这就是逆当压电陶瓷片两端外加电压时，陶瓷片将产生伸缩形变，这就是逆压电效应压电效应 应力T应力T第5页，本讲稿共11页3.3.声速测量声速测量声速测量声速测量根据声波各参量之间的关系可知
3、：根据声波各参量之间的关系可知：其中其中v v为波速，为波速，为波长，为波长，f f为频率。为频率。第6页，本讲稿共11页4.4.测量装置测量装置测量装置测量装置S1S2LXY信号发生器示波器游标卡尺第7页，本讲稿共11页5.5.驻波共振法驻波共振法驻波共振法驻波共振法入射波入射波 ：反射波：反射波：驻波方程：驻波方程：当当 形成驻波共振形成驻波共振 ，任意两个相邻的共振态之间，任意两个相邻的共振态之间，S S2 2的的位移为位移为 L入射波反射波S1S2第8页，本讲稿共11页6.6.相位法：相位法：相位法：相位法：置示波器功能于置示波器功能于X XY Y方式，合成振动方程为：方式，合成振动方
4、程为：发射波和接收波之间产生相位差：发射波和接收波之间产生相位差：相位差从相位差从0 0 1801800 0 变化，李萨如图形变化，李萨如图形 分别为：分别为：改变改变S S1 1和和S S2 2之间的距离之间的距离L L，相当于改变了发射波和接收波之间，相当于改变了发射波和接收波之间的相位差，荧光屏上的图形也随的相位差，荧光屏上的图形也随L L不断变化。显然，当不断变化。显然，当S S1 1、S S2 2之间距离改变半个波长之间距离改变半个波长，则相位差改变则相位差改变1801800 0。第9页，本讲稿共11页四、实验步骤四、实验步骤1.1.声速测试仪系统的连接与调试声速测试仪系统的连接与调试 2.2.共振频率的调试测量共振频率的调试测量3.3.用相位比较法用相位比较法(李萨如图形李萨如图形)测量波长测量波长4.4.干涉法干涉法(驻波法驻波法)测量波长测量波长第10页，本讲稿共11页五、注意事项五、注意事项uu换能器发射端与接收端间距一般要在5cm以上测量数据，距离近时可把信号源面板上的发射强度减小，随着距离的增大可适当增大；uu示波器上图形失真时可适当减小发射强度；uu测试最佳工作频率时，应把接收端放在不同位置处测量5次，取平均值。第11页，本讲稿共11页