(5.1.29)--第五章 声速的测定大学物理实验.ppt

共振干涉法测量原理接受端表面声压随距离的变化思考题1.相邻两次出现最大电压时，接受端换能器移动的距离是多少？2.连续改变接受端换能器位置，在示波器上能观察到什么现象？*共振干涉法测量原理波是振动状态的传播，是位相的传播，在传播方向上，相位相同的两点之间的距离是波长的整数倍。相位比较法测量原理*相位比较法测量原理发射端和接受端信号的相位差，可利用李萨如图形来判断。*相位比较法测量原理当接收端与发射端间距变化(⊿L)为半个波长时，发射与接收信号之间的相位差改变πUniversityofJinanUniversityofJinanUniversityofJinan所以本次课要求大家理解典型约束的特点，掌握构件受力图的绘制。****声速的测定*前言一.声波的分类二.超声波的特性三.超声波产生机制四.声波特性测量的意义五.声速测量的方法*声波是一种在弹性媒质中传播的机械波，按频率可分为次声波、可闻声波和超声波。一、声波的分类次声波：频率小于20Hz。可闻声波：频率在20Hz~20kHz之间。超声波：高于20kHz。*二、超声波特性*超声波具有频率高、波长短、易于定向发射和易被反射等特点。超声检测医学B超超声清洗三、超声波的产生机制超声波的发射和接收一般通过电磁振动与机械振动的相互转换来实现。1.压电式超声发生器：石英、钛酸钡材料，在交变电压作用下，晶片快速的机械伸缩，可产生超声波。2.磁致伸缩超声发生器：具有磁致伸缩效应的镍、铝铁合金等金属材料在交变磁场作用下产生机械伸缩，从而产生超声波。*四、声波特性测量的意义声波特性的测量，如波长、声速、声压衰减、相位等，是声波检测技术中的重要内容。特别是声速的测量，不仅可以了解媒质的特性而且还可以了解媒质的状态变化，在声波定位、探伤、测距等应用中具有重要的实用意义。*五、声速测定的方法1.实验室中常用共振干涉法、相位比较法测定声波波长λ。测出声波的频率f和波长λ，即可求得声波的波速v。2.时差法*实验目的了解压电陶瓷换能器的功能了解超声波产生和接收的原理学会用驻波法和相位比较法测定声速*换能器工作原理*压电陶瓷超声换能器的工作原理是以材料的压电效应为基础的。正压电效应：当压电材料受到压力作用而变形时，其内部产生极化电荷，极化电场的强度与所受压力具有线性关系，极化电场随外力而发生变化。逆压电效应：当在压电材料受到与极化方向一致的外加电压时，材料会发生伸缩变形，变形量与所加电压值是线性关系，若施加交变压，则介质因形变而振动。发射器---固定换能器接受器---移动换能器本实验中，采用压电陶瓷超声换能器作为超声波的发射器和接收器。换能器工作原理*换能器工作原理???超声发射器超声接收器1.外壳2.金属丝网罩3.锥形共振盘4.压电陶瓷片5.引脚6.阻抗匹配器7.超声波束*换能器工作原理思考题：发射端换能器与接收端换能器工作原理有什么区别？*共振干涉法测量原理共振干涉法也称为驻波法。波在两端面间来回反射，并且叠加。当两个换能器之间的距离等于半个波长的整数倍时产生共振驻波现象，波幅达到极大。*超声发射超声接受反射波发射波固定可动*共振干涉法测量原理根据纵波性质可知，振动位移处于波节时，则声压处于波腹，此时产生的电信号最强。超声发射超声接受反射波发射波固定可动UniversityofJinanUniversityofJinanUniversityofJinan所以本次课要求大家理解典型约束的特点，掌握构件受力图的绘制。****