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1、超声波传播速度的测定本讲稿第一页，共十一页一、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。本讲稿第二页，共十一页二、实验仪器uu SV-DH系列声速测试仪uuSVX-5型声速测试仪信号源uu双踪示波器(20MHz)。本讲稿第三页，共十一页三、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 本讲稿第四页，共十一页2.压电陶瓷换能器压电陶瓷换能器 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
2、。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，这就是逆压电效应 应力T应力T本讲稿第五页，共十一页3.声速测量声速测量根据声波各参量之间的关系可知：其中v为波速，为波长，f为频率。本讲稿第六页，共十一页4.测量装置测量装置S1S2LXY信号发生器示波器游标卡尺本讲稿第七页，共
3、十一页5.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本讲稿第八页，共十一页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
4、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。本讲稿第九页，共十一页四、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)测量波长测量波长本讲稿第十页，共十一页五、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。本讲稿第十一页，共十一页