超声波波速测量实 验原理
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发布时间：2024-10-05 21:34
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时间：2024-10-30 14:44
超声波波速测量实验基于波动理论，该理论指出声波传播速度v与频率和波长存在直接关系。实验中，通过测量声波频率和波长来计算声速。频率可通过电信号发生器的振荡频率得知，而波长的测量方法包括共振法和相位比较法。
共振法是利用压电陶瓷换能器将电信号转化为超声波。如图1所示，S1作为发射器，将电信号转化为声波发射，S2作为接收器接收并转换回电信号。通过调整接收器S2与发射器S1的距离，当接收处出现稳定的驻波共振时，波长的半波长整数倍等于接收面间的距离。通过测量这些距离，可以计算出波长，进而求得声速。
相位比较法则关注声场中不同位置的相位差。声波源S1产生声波，接收器S2接收并记录振动相位。当接收器与源的振动位相差整数倍于声波周期时，示波器显示的合振动形成直线，通过测量这些直线斜率变化的间距，可确定波长，进而计算声速。
另一种方法是时差法，它通过测量声波传播的时间差来计算速度。这种方法避免了直接读取波谷和波峰的不确定性，更精确。在工程实践中，脉冲调制的电信号被加到发射换能器，声波传播后，接收换能器记录下接收时间。通过这个时间差和已知的距离，可以计算出声波在介质中的传播速度，如图3所示。
扩展资料
声波是一种在弹性媒质中传播的纵波。对超声波（频率超过2×104Hz的声波）传播速度的测量在超声波测距、测量气体温度瞬间变化等方面具有重大意义。超声波在媒质中的传播速度与媒质的特性及状态因素有关。因而通过媒质中声速的测定，可以了解媒质的特性或状态变化。例如，测量氯气（气体）、蔗糖（溶液）的浓度、氯丁橡胶乳液的密度以及输*中不同油品的分界面等等，这些问题都可以通过测定这些物质中的声速来解决。可见，声速测定在工业生产上具有一定的实用意义。同时，通过液体中声速的测量，了解水下声纳技术应用的基本概念。
