空气、液体及固体介质的声速测量

《空气、液体及固体介质的声速测量》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、空气、液体及固体介质的声速测量王政力2012301020096摘要：本实验采用“相位比较法”和“时差法”来进行数据处理。通过媒质中声速的测量，可以了解被测媒质的特性或状态变化，因而声速测量有非常广泛的应用，如无损检测、测距和定位、t5测气体温度的瞬间变化、测液体的流速、测材料的弹性模量等。关键词：声速声速仪相位比较法时差法超声波介质1引言：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

2、，可以了解媒质的特性或状态变化。2实验2.1理论依据由波动理论得知，声波的传播速度与声波频率和波长之间的关系为。所以只要测出声波的频率和波长，就可以求出声速。其中声波频率可由产生声波的电信号发生器的振荡频率读出，波长则可用相位比较法进行测量。相位比较法可以利用李萨如图形来判断相位差。当输入示波器的是两个频率严格一致的信号，则李萨如图一般情况下是稳定的椭圆。当两个信号的位相差由0变为π时，李萨如图由斜率为正的直线变为斜率为负的直线，S2的位置改变半波长。当△φ0→π△L=λ/2。时差法是将脉冲调制信号加到发射换能器上，声波在介质中传播，经时间t之后，到达距

3、离L处的接受换能器，由声速测试仪信号源时间显示窗口直接读出时间t，则可以用公式求出声波在介质中传播的速度：v=L/t。2.2实验方法实验仪器与器件：ＳＶ５型声速测量组合仪，ＧＯＳ－６０２１型双踪示波器，水，铜棒，有机玻璃棒。SV5型专用信号源发射波形接收波形测试仪接线盒发射接收示波器S1S2CH1（X）CH（Y）2相位法测量连接图SV5型专用信号源测试仪接线盒发射接收示波器CH1(X）CH2(Y)时差法连接图S1S2发射接收波形波形相位比较法测量波长：按相位比较法图连接好电路，发射端S1接信号发生器CH1，接收端S2接至示波器通道1（CH1）。再从信号发

4、生器CH2接示波器通道2（CH2），信号源自动工作在“连续波”方式；信号源的“声速传播介质”键设置在“空气”或“液体”位置。调整谐振频率，是谐振频率约在37KHZ左右。示波器将显示由CH1和CH2正旋信号的合成李萨如图形。摇动声速测试仪手柄，由近及远使S2缓慢移动，逐个记下示波器上相继出现利萨如图形为斜线时的S2的位置L1、L2、…、L10，填入数据表，记下实验室的温度，采用逐差法处理数据从而计算出速度V。时差法测量波长：按时差法连接图连接好电路，SV5的S1接接线盒的发射，S2接接线盒的接收，接受波形接示波器的CHI(Y1)。信号源自动工作在“脉冲波”

5、方式；信号源的“声速传播介质”键设置在“固体”位置。记下显示的时间。根据v=L/t计算出速度V。3实验结果与分析3.1实验数据(a)相位法(水):表A1：水中的声速：温度：t=21.00C谐振频率：37598HZ波形X1X2X3X4X5X6X7X8(mm)172.97128.8386.0338.83-4.57-44.95-77.90-117.03/(mm)148.76107.9262.4915.71-22.19-56.12-94.21-141.01表A2：水中的声速：温度：t=21.00C谐振频率：37600HZ波形X1X2X3X4X5X6X7X8(

6、mm)173.00128.7085.9938.80-4.42-44.33-77.82-116.94/(mm)148.81107.8062.4715.59-22.16-55.30-94.17-141.20故(b)时差法(水):表B1：水中的声速：温度：t=19.10C谐振频率：38273HZ12345678910L(mm)04.308.7913.3117.7522.3328.3832.7837.2941.72T(us)121124127130133137140143146149表B2：水中的声速：温度：t=19.10C谐振频率：38273HZ1234567

7、8910L(mm)03.026.029.0013.4516.5019.4521.0925.4128.55T(us)122124126129131133135137139141表B3：水中的声速：温度：t=19.10C谐振频率：38273HZ12345678910L(mm)04.389.2315.4519.3924.0928.3833.0639.0743.48T(us)122125129132135138141145148151故(c1)时差法(有机棒):表C1：有机棒中的声速：温度：t=19.10CL(mm)180.0220.0260.0V(m/s)T1

8、(us)1131291512159.09T2(us)1151311472500.