【試驗(yàn)?zāi)康摹苛私鈮弘姄Q能器的功能，加深對(duì)駐涉及振動(dòng)合成等理論學(xué)問的理解。學(xué)習(xí)用共振干預(yù)法、相位比較法和時(shí)差法測(cè)定超聲波的傳播速度。通過用時(shí)差法對(duì)多種介質(zhì)的測(cè)量，了解聲納技術(shù)的原理及其重要的有用意義。【試驗(yàn)原理】在波動(dòng)過程中波速V、波長(zhǎng)和頻率f之間存在著以下關(guān)系：Vf，試驗(yàn)中可通過測(cè)定聲波的波長(zhǎng)和頻率f來求得聲速V。常用的方法有共振干預(yù)法與相位比較法。聲波傳播的距離L與傳播的時(shí)間t存在以下關(guān)系：LVt ，只要測(cè)出L和t就可測(cè)出聲波傳播的速度V，這就是時(shí)差法測(cè)量聲速的原理。共振干預(yù)法〔駐波法〕測(cè)量聲速的原理：當(dāng)二束幅度一樣，方向相反的聲波相交時(shí)，產(chǎn)生干預(yù)現(xiàn)象，消滅駐波。對(duì)于波束1：t2X/，當(dāng)它們相交會(huì)時(shí)，1 2 X/cost tX為經(jīng)過的距離。由此可見，疊加后的聲波幅度，隨距離按cos2X為經(jīng)過的距離。由此可見，疊加后的聲波幅度，隨距離按cos2X/

為聲波的角頻率，為1所示。壓電陶瓷換能器S1

作為聲波放射器，它由信號(hào)源供給頻率為數(shù)千周S2

電效應(yīng)將接收到的聲壓轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，該信號(hào)輸入示波器，我們?cè)谑静ㄆ魃峡煽吹揭唤M由聲壓信號(hào)產(chǎn)生的正弦波形。聲源S1

發(fā)出的聲波，經(jīng)介質(zhì)傳播到S2

，在接收聲波信號(hào)的同時(shí)反射局部聲波信號(hào)，假設(shè)接收面〔S2

〕與放射面〔S1

〕嚴(yán)格平行，入射波即在接收面上垂直反射，入射波與放射波相干預(yù)形成駐波。我們?cè)谑静ㄆ魃嫌^看到的實(shí)際上是這兩個(gè)相干波合成后在聲波接收器S2

S2

〔即轉(zhuǎn)變S與S1 2

之間的距離，你從示波器顯示上會(huì)覺察當(dāng)S2

在某些位置時(shí)振幅有最小值或最大值以知道：任何二相鄰的振幅最大值的位置之間〔或二相鄰的振幅最小值的位置之間〕的距離均為/2。為測(cè)量聲波的波長(zhǎng)，可以在一邊觀看示波器上聲壓振幅值的同時(shí)，緩慢的1111轉(zhuǎn)變S和S1 2

之間的距離。示波器上就可以看到聲振動(dòng)幅值不斷地由最大變到最小再變到最大，二相鄰的振幅最大之間S2

移動(dòng)過的距離亦為/2。超聲換能器S2

至S之間的距離1S的位置變化及聲波頻率f2用測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算出聲速，用逐差法處理測(cè)量的數(shù)據(jù)。相位法測(cè)量原理：聲源S1

變化的。但它和聲源的振動(dòng)相位差不隨時(shí)間變化。設(shè)聲源方程為： F1

F cost01距聲源X處S2

F2

F cos(tX)02 Y兩處振動(dòng)的相位差： XY當(dāng)把S和S的信號(hào)分別輸入到示波器X軸和Y軸，那么當(dāng)X1 2時(shí)，合振動(dòng)為一斜率為正的直線，當(dāng)

一斜率為負(fù)的直線，當(dāng)X為其它值時(shí)，合成振動(dòng)為橢圓〔如圖。時(shí)差法測(cè)量原理：以上二種方法測(cè)聲速，是用示波器觀看波谷和波峰，或觀看二個(gè)波的相位差，原理是正確的，但存在讀數(shù)誤差。較準(zhǔn)確測(cè)量聲速的方法是承受聲波時(shí)差法，時(shí)差法在工程中得到了廣泛的應(yīng)用。它是將經(jīng)脈沖調(diào)制的電信號(hào)加到放射換能器上，聲波在介質(zhì)中傳播，經(jīng)過時(shí)間t后，到達(dá)距離為L(zhǎng)處的接收換能器，那么可以用以下公式求出聲波在介質(zhì)中傳播的速度。速度V L/t。【試驗(yàn)儀器】試驗(yàn)儀器承受杭州精科儀器生產(chǎn)的SV6型聲速測(cè)量組合儀及SV5型聲速測(cè)定專用信號(hào)源各一臺(tái)。其外形構(gòu)造見圖4。組合儀主要由儲(chǔ)液槽、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、數(shù)顯標(biāo)尺、兩副壓電換能器等組成。儲(chǔ)液槽中的壓電換能器供測(cè)量液體聲速用，另一副換能器供測(cè)量空氣及固體聲速用。作為放射超聲波用的換能器S1

S2

裝在可移動(dòng)滑塊上。上下兩只換能器的相對(duì)位移通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)同步行進(jìn)，并由數(shù)顯表頭顯示位移的距離。S放射換能器超聲波的正弦電壓信號(hào)由SV5聲速測(cè)定專用信號(hào)源供給，換能器S把1 2接收到的超聲波聲壓轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，用示波器觀看；時(shí)差法測(cè)量時(shí)則還要接到專用信號(hào)源進(jìn)展時(shí)間測(cè)量，測(cè)得的時(shí)間值具有保持功能。試驗(yàn)時(shí)用戶需自備示波器一臺(tái)；300mm游標(biāo)卡尺一把，用于測(cè)量固體棒的長(zhǎng)度。【試驗(yàn)內(nèi)容】一．聲速測(cè)量系統(tǒng)的連接：SV5專用信號(hào)源、SV6測(cè)試儀、示波器之間，連接方法見圖5。二．諧振頻率的調(diào)整：諧振頻率，以使換能器放射出較強(qiáng)的超聲波，能較好地進(jìn)展聲能與電能的相互轉(zhuǎn)換，以得到較好的試驗(yàn)效果，方法如下：將專用信號(hào)源的“放射波形”端接至示波器，調(diào)整示波器，能清楚地觀看到同步的正弦波信號(hào)；專用信號(hào)源的上“放射強(qiáng)度”旋鈕，使其輸出電壓在20V

左右，然后將換能器的接25kHz~45kHz

PP收信號(hào)接至示波器調(diào)整信號(hào)頻率 觀看接收波的電壓幅度變化在某之間，因不同的換能器或介質(zhì)而異電壓幅度最大，此頻率即是壓電換能器S、S1 2

相匹配頻率點(diǎn)，記錄此頻率f 。i轉(zhuǎn)變S、S1 2

的距離，使示波器的正弦波振幅最大，再次調(diào)整正弦信號(hào)頻率，直至示波器顯示的正弦波振幅到達(dá)最大值。共測(cè)5次取平均頻率f。三．共振干預(yù)法、相位法、時(shí)差法測(cè)量聲速的步驟：1．共振干預(yù)法〔駐波法〕測(cè)量波長(zhǎng)：1111將測(cè)試方法設(shè)置到連續(xù)方式。按前面試驗(yàn)內(nèi)容二的方法，確定最正確工作頻率。觀看示波器，找到接收波形的最大值，記錄幅度為最大時(shí)的距離，由數(shù)顯尺上直接讀出或在機(jī)械刻度上讀出；登記S位置X 。然后，向著同方向轉(zhuǎn)動(dòng)距離調(diào)整鼓輪，這時(shí)波形的幅度2 0會(huì)發(fā)生變化〔同時(shí)在示波器上可以觀看到來自接收換能器的振動(dòng)曲線波形發(fā)生相移個(gè)登記振幅最大的X ，X，…X共10個(gè)點(diǎn)，單次測(cè)量的波長(zhǎng)2XX 。1 2 9 i i i1用逐差法處理這十個(gè)數(shù)據(jù)，即可得到波長(zhǎng) 。相位比較法〔李薩如圖法〕測(cè)量波長(zhǎng)：將測(cè)試方法設(shè)置到連續(xù)波方式。確定最正確工作頻率，單蹤示波器接收波接到“YEXT”外觸發(fā)端；雙蹤示波器接收波接到“C1C2XY”顯示方式，適當(dāng)調(diào)整示波器，消滅李薩如圖形。轉(zhuǎn)動(dòng)距離調(diào)整鼓輪，觀察波形為確定角度的斜線，登記S的位置X，再向前或者向后〔必需是一個(gè)方向〕移動(dòng)2 0S的振動(dòng)2波形發(fā)生了2相移。依次登記示波器屏上斜率負(fù)、正變化的直線消滅的對(duì)應(yīng)位置X ，1X，…X。單次波長(zhǎng)2XX 。屢次測(cè)定用逐差法處理數(shù)據(jù)，即可得到波2 9 i i i1長(zhǎng)。干預(yù)法、相位法的聲速計(jì)算：f〔頻率由聲速測(cè)試儀信號(hào)源頻率顯示窗口直接讀出〕，則聲速Vf由于聲速還與介質(zhì)溫度有關(guān)，故請(qǐng)登記介質(zhì)溫度t(C) 。時(shí)差法測(cè)量聲速：(1〕空氣介質(zhì)：測(cè)量空氣聲速時(shí),將專用信號(hào)源上“聲速傳播介質(zhì)”置于“空氣”位置,放射換能器〔帶有轉(zhuǎn)軸〕用緊定螺釘固定，然后將話筒插頭插入接線盒中的插座中。S和S1 2

〔≥50mm。開啟數(shù)顯表頭電源，并置0，再調(diào)整接收增益，使示波器上顯示的接收波信號(hào)幅度在300~40mV左右〔峰峰值，以使計(jì)時(shí)器工作在最正確狀態(tài)。然后記錄此時(shí)的距離值和顯示的時(shí)間值L 、t (時(shí)間由聲速測(cè)試儀信號(hào)源時(shí)間顯示窗口直接讀出)；移動(dòng)S，記i1 i1 2錄下這時(shí)的距離值和顯示的時(shí)間值Lti i

。則聲速V1

(Li

Li1

)/(ti

t )。i1記錄介質(zhì)溫度t(C。〔這時(shí)時(shí)間也變大時(shí)，假設(shè)測(cè)量時(shí)間值消滅跳變，則應(yīng)順時(shí)針方向微調(diào)“接收放大”旋鈕，以補(bǔ)償信號(hào)的衰減；以使計(jì)時(shí)器能正確計(jì)時(shí)。(2〕液體介質(zhì)：當(dāng)使用液體為介質(zhì)測(cè)試聲速時(shí)，先留神將金屬測(cè)試架從儲(chǔ)液槽中取出，取出時(shí)應(yīng)用手指稍稍抵住儲(chǔ)液槽，再向上取出金屬測(cè)試架。然后向儲(chǔ)液槽注入液體，直至液面線處，但不要超過液面線。留意：在注入液體時(shí)，不能將液體淋在數(shù)顯表頭上，然后將金屬測(cè)試架裝回儲(chǔ)液槽。專用信號(hào)源上“聲速傳播介質(zhì)”置于“液體”位置，換能器的連接線接至測(cè)試架上的“液體”專用插座上，即可進(jìn)展測(cè)試，步驟與1一樣。記錄介質(zhì)溫度t(C) 。〔3〕固體介質(zhì)：(只適合用時(shí)差法測(cè)量)測(cè)量非金屬〔有機(jī)玻璃棒、金屬〔黃銅棒〕固體介質(zhì)時(shí)，可按以下步驟進(jìn)展試驗(yàn)：①將專用信號(hào)源上的“測(cè)試方法”置于“脈沖波”位置，“聲速傳播介質(zhì)”按測(cè)試材質(zhì)的不同，置于“非金屬”或“金屬”位置。②再將待測(cè)的測(cè)試棒的一端面小螺柱旋入接收換能器中心螺孔內(nèi)，再將另一端面的小螺柱旋入能旋轉(zhuǎn)的放射換能器上，使固體棒的兩端面與兩換能器的平面牢靠、嚴(yán)密接觸，留意：旋緊時(shí)，應(yīng)用力均勻，不要用力過猛，以免損壞調(diào)換測(cè)試棒時(shí)，應(yīng)先拔動(dòng)身射換能器尾部的連接插頭，然后旋動(dòng)身射換能器的一端，再旋出接收換能器的一端。③把放射換能器尾部的連接插頭插入接線盒的插座中，按圖5(b)接線，即可開頭測(cè)量。④記錄信號(hào)源的時(shí)間讀數(shù)，單位為s。測(cè)試棒的長(zhǎng)度可用游標(biāo)卡尺測(cè)量得到并記錄。⑤用以上方法調(diào)換其次長(zhǎng)度及第三長(zhǎng)度被測(cè)棒，重測(cè)量并記錄數(shù)據(jù)。⑥用逐差法處理數(shù)據(jù)，依據(jù)不同被測(cè)棒的長(zhǎng)度差和測(cè)得的時(shí)間差計(jì)算出被測(cè)棒的聲速。【數(shù)據(jù)處理】自擬表格記錄全部的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，表格要便于用逐差法求相應(yīng)位置的差值和計(jì)算。，及其標(biāo)準(zhǔn)偏差S，同時(shí)考慮儀器的示值讀數(shù)誤差為0.01mm。經(jīng)計(jì)算可得波長(zhǎng)的測(cè)量結(jié)果。按理論值公式VS

V0

，算出理論值V 。TTTT0式中V0

331.45m/s為T0

273.15K。計(jì)算出通過二種方法測(cè)量的V以及V值，其中VVV 。S將試驗(yàn)結(jié)果與理論值比較，計(jì)算百分比誤差。分析誤差產(chǎn)生的緣由。可寫為在室溫為 C時(shí)，用共振干預(yù)法〔相位法〕測(cè)得超聲波在空氣中的傳播速度為：V ± m/s，V= ％VS列表記錄用時(shí)差法測(cè)量非金屬棒及金屬棒的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。三根一樣材質(zhì)，但不同長(zhǎng)度待測(cè)棒的長(zhǎng)度。每根待測(cè)棒所測(cè)得相對(duì)應(yīng)的聲速。用逐差法求相應(yīng)的差值，然后通過計(jì)算與理論聲速傳播測(cè)量參數(shù)進(jìn)展比較，并計(jì)算百分誤差。【思考題】聲速測(cè)量中共振干預(yù)法、相位法、時(shí)差法有何異同？為什么要在諧振頻率條件下進(jìn)展聲速測(cè)量？如何調(diào)整和推斷測(cè)量系統(tǒng)是否處于諧振狀態(tài)？為什么放射換能器的放射面與接收換能器的接收面要保持相互平行？聲音在不同介質(zhì)中傳播有何區(qū)分？聲速為什么會(huì)不同？SV6一．概述：本儀器是力學(xué)試驗(yàn)設(shè)備，可用駐波法(干預(yù)法)、相位法(行波法)和時(shí)差法對(duì)聲波在空氣中、液體中以及固體的傳播速度進(jìn)展定量的測(cè)定。儀器內(nèi)聲波的放射與接收均承受超聲壓電換能系統(tǒng)，完全符合教學(xué)大綱對(duì)試驗(yàn)的要求。嚴(yán)格的說，儀器放射的聲波屬于次超聲中的特定頻率，即在35kHz~40kHz的范圍內(nèi)。由于壓電換能系統(tǒng)的工作頻帶寬度在幾千赫的范圍內(nèi)所以本儀器不適于對(duì)任意波長(zhǎng)的聲波在空氣中的傳播速度進(jìn)展測(cè)定。本儀器在使用時(shí)配用專用信號(hào)源及示波器即可進(jìn)展試驗(yàn)。上述通用示波器一般物理試驗(yàn)室均有配備。二．儀器的構(gòu)造：11試驗(yàn)儀器由SV6型聲速測(cè)量組合儀和SV5型聲速測(cè)量專用信號(hào)源組成，圖2、圖3111111分別標(biāo)注了用駐波法(干預(yù)法)、相位法(行波法)和時(shí)差法對(duì)聲波在空氣中、液體介質(zhì)中以及固體介質(zhì)中的傳播速度進(jìn)展定量的測(cè)定的試驗(yàn)線路連接方法。三．技術(shù)指標(biāo)：SV6；f3kHzkHz；測(cè)量介質(zhì)：空氣、液體、固體〔3根；0~350mm0mm〔無螺距差；測(cè)量方法：駐波法、相位法和時(shí)差法；液槽與測(cè)試架可分別，有利于液體存放；2.5%2.0%增加數(shù)字式環(huán)境溫度顯示表，溫度顯示范圍：0~50C，區(qū)分率0.1C。SV5型聲速測(cè)定專用信號(hào)源：〔1〕AC220V10%,50Hz輸出信號(hào)：正弦波，頻率27~50kHz連續(xù)可調(diào)，5位LED數(shù)字顯示；輸出電壓：15Vpp

，最大功率；10W；脈沖調(diào)制頻率：38.5kHz0.2ms；適用測(cè)量介質(zhì)：空氣、液體和固體。四．儀器的使用：依據(jù)試驗(yàn)內(nèi)容不同，儀器使用前應(yīng)按圖23號(hào)較強(qiáng)，那么必要時(shí)，儀器應(yīng)有良好接地，以免外界雜散電場(chǎng)引起測(cè)定誤差。應(yīng)用本儀器測(cè)定空氣中的聲速可分別實(shí)行駐波法〔干預(yù)法〕或者相位法〔行波法〕進(jìn)展，也可以用時(shí)差法測(cè)量。現(xiàn)分述如下：駐波法：由聲波傳播理論可知，當(dāng)兩只換能器平衡端面間有聲波傳播而此兩換能器駐波。在聲波駐波中，波腹處聲壓最小、波節(jié)處聲壓最大。接收換能器的反射界面處為波節(jié)，聲壓應(yīng)最大。所以可從接收換能器端面聲壓的變化，亦即是通過示波器，觀看接收換能器輸出電壓〔幅度〕的變化來推斷聲波駐波是否形成。搖動(dòng)手柄，轉(zhuǎn)變兩只換能器商面間的距離，并同時(shí)監(jiān)測(cè)接收換能器輸出電壓幅度的變化，記錄相鄰兩次消滅最大電壓數(shù)值時(shí)標(biāo)尺的讀數(shù)，則兩讀數(shù)之差確實(shí)定值應(yīng)等于其聲波波長(zhǎng)的二分之一。聲波頻率由頻率計(jì)從放射換能器的鼓舞電壓信號(hào)測(cè)出，這樣依據(jù)公式：vf就可算出聲波在空氣中的傳播速度。為提高測(cè)量精度應(yīng)充分應(yīng)用整個(gè)標(biāo)尺行程，盡可能多的取得產(chǎn)生駐波時(shí)的標(biāo)尺讀數(shù)，然后將所得的數(shù)據(jù)進(jìn)展逐差法處理，這樣對(duì)波長(zhǎng)1111的測(cè)定能更為準(zhǔn)確。具體實(shí)施步驟如下：①兩只換能器的輸入和輸出插口，用導(dǎo)線接上相關(guān)儀器。②搖動(dòng)手柄，使兩只換能器端面靠近，但不行接觸，否則會(huì)轉(zhuǎn)變放射換能器諧振頻率。③增加低頻信號(hào)發(fā)生器輸出正弦電壓的幅度，同時(shí)觀看和調(diào)整好接收羰監(jiān)測(cè)的示波器，當(dāng)有接收輸出電壓指示后，認(rèn)真調(diào)整信號(hào)發(fā)生器的輸出信號(hào)頻率，使放射換能器處于諧振狀態(tài)〔示波器上波形幅度最大。留意：信號(hào)發(fā)生器輸出電壓不宜超出15V這是由于：第一，換能器輸出功率與鼓舞電壓具有非線性關(guān)系，電壓高輸出不愿定大，而且還可能減小，換能器輸出功率的大小，打算于“電阻抗”和“機(jī)械阻抗”是否良好匹配〔電諧振和機(jī)械諧振的協(xié)作。其次，一般頻率計(jì)最高輸入電壓幅度為20V，鼓舞電壓過高則需增加分壓部件〔這里所指的電壓值均為有效值。④搖動(dòng)手柄，漸漸加大兩只壓電換能器端面間的距離，同時(shí)監(jiān)測(cè)接收輸出指示，當(dāng)每消滅一次最大數(shù)值時(shí)，讀取并記錄標(biāo)尺指示數(shù)。為準(zhǔn)確得到接收聲壓最強(qiáng)的位置，應(yīng)認(rèn)真緩慢地調(diào)整接收換能器位置。⑤按試驗(yàn)要求測(cè)出所需數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，進(jìn)展處理后，計(jì)算出聲波在空氣中的傳播速度。相位法：號(hào)與放射換能器輸入的鼓舞電信號(hào)的相位關(guān)系中得出。當(dāng)接收點(diǎn)的波源的距離變化等于一個(gè)波長(zhǎng)時(shí)，則接收點(diǎn)和波源的相位差也正好變化一個(gè)周期〔即2〕即可得出其對(duì)應(yīng)聲波的波長(zhǎng)，再依據(jù)聲波的頻率，即可求出聲波在空氣中的傳播速度。具體實(shí)施步驟如下：2x軸〔CH1)，接收換能器輸出電壓信號(hào)引入示波器y軸(CH2)〔一般示波器y軸靈敏度較高。留意調(diào)整示波器x,y軸衰減和增益旋紐，使示波器熒光屏上的李沙育圖形能便于觀看，按駐波中第三條調(diào)整，使放射換能器諧振。0或的位置。讀數(shù)并記錄。示波器熒光屏上具不同相位差的x,y41111(3)時(shí)差法：①空氣介質(zhì)：測(cè)量空氣聲速時(shí),將專用信號(hào)源上“聲速傳播介質(zhì)”置于“空氣”位置,放射換能器〔帶有轉(zhuǎn)軸〕用緊定螺釘固定，然后將話筒插頭插入接線盒中的插座中。S和S1 2

啟數(shù)顯表頭電源，并置0，再調(diào)整接收增益，使示波器上顯示的接收波信號(hào)幅度在300~40mV左右〔峰峰值，以使計(jì)時(shí)器工作在最正確狀態(tài)。然后記錄此時(shí)的距離值和顯示的時(shí)間值L 、t (時(shí)間由聲速測(cè)試儀信號(hào)源時(shí)間顯示窗口直接讀出)；移動(dòng)S，記i1 i1 2錄下這時(shí)的距離值和顯示的時(shí)間值Lti i記錄介質(zhì)溫度t(C)。

。則聲速V1

(Li

Li1

)/(ti

t ) 。i1需要說明的是，由于聲波的衰減，假設(shè)移動(dòng)換能器使測(cè)量距離漸漸變大〔這時(shí)時(shí)間也變大〕時(shí)，假設(shè)測(cè)量時(shí)間值消滅跳變，則應(yīng)順時(shí)針方向微調(diào)“接收放大”旋鈕，使信號(hào)增加，以補(bǔ)償信號(hào)的缺乏；反之測(cè)量距離變小時(shí)，假設(shè)測(cè)量時(shí)間值消滅跳變，可能是信號(hào)太強(qiáng)，此時(shí)應(yīng)逆時(shí)針方向微調(diào)“接收放大”旋鈕，適當(dāng)減小信號(hào)幅度，以確保計(jì)時(shí)器能正常計(jì)時(shí)。②液體介質(zhì)：當(dāng)使用液體為介質(zhì)測(cè)試聲速時(shí)，先留神將金屬測(cè)試架從儲(chǔ)液槽中取出，取出時(shí)應(yīng)用手指稍稍抵住儲(chǔ)液槽，再向上取出金屬測(cè)試架。然后向儲(chǔ)液槽注入液體，直至液面線處，但不要超過液面線。留意：在注入液體時(shí)，不能將液體淋在數(shù)顯表頭上，然后將金屬測(cè)試架裝回儲(chǔ)液槽。專用信號(hào)源上“聲速傳播介質(zhì)”置于“液體”位置，換能器的連接線接至測(cè)試架上的“液體”專用插座上，即可進(jìn)展測(cè)試，步驟與1一樣。記錄介質(zhì)溫度t(C) 。③固體介質(zhì)：(只適合用時(shí)差法測(cè)量)測(cè)量非金屬〔有機(jī)玻璃棒、金屬〔黃銅棒〕固體介質(zhì)時(shí)，可按以下步驟進(jìn)展試驗(yàn)：將專用信號(hào)源上的“測(cè)試方法”置于“脈沖波”位置，“聲速傳播介質(zhì)”按測(cè)試材質(zhì)的不同，置于“非金屬”或“金屬”位置。再將待測(cè)的測(cè)試棒的一端面小螺柱旋入接收換能器中心螺孔內(nèi)，再將另一端面的小螺柱旋入能旋轉(zhuǎn)的放射換能器上，使固體棒的兩端面與兩換能器的平面牢靠、嚴(yán)密接觸，留意：旋緊時(shí)，應(yīng)用力均勻，不要用力過猛，以免損壞調(diào)換測(cè)試棒時(shí)，應(yīng)先拔動(dòng)身射換能器尾部的連接插頭，然后旋動(dòng)身射換能器的一端，再旋出接收換能器的一端。把放射換能器尾部的連接插頭插入接線盒的插座中，按圖5(b)接線，即可開頭測(cè)量。記錄信號(hào)源的時(shí)間讀數(shù)，單位為s。測(cè)試棒的長(zhǎng)度可用游標(biāo)卡尺測(cè)量得到并記錄。e．用以上方法調(diào)換其次長(zhǎng)度及第三長(zhǎng)度被測(cè)棒，重測(cè)量并記錄數(shù)據(jù)。f．用逐差法處理數(shù)據(jù)，依據(jù)不同被測(cè)棒的長(zhǎng)度差和測(cè)得的時(shí)間差計(jì)算出被測(cè)棒的聲速。五．試驗(yàn)范例〔僅以駐波法和相位法為例，表中數(shù)據(jù)僅供參考，不作為儀器驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)1．試驗(yàn)工程：用駐波法測(cè)定聲波在空氣中的傳播速度輸入電壓15V輸入電壓15V輸入頻率37.855kHz環(huán)境溫度20C測(cè)量次數(shù)1-45-89-1225.2643.5561.85形成駐波時(shí)標(biāo)29.8448.1366.43尺讀數(shù)mm34.4152.7071.0138.9857.2775.59SV61SV511平均值9.156mmVf37.8551039.156103346.60m/s相對(duì)誤差:E

100%V實(shí)V實(shí)V理

346.60346.60343.37

100%0.94%試驗(yàn)工程：用相位法測(cè)定聲波在空氣中的傳播速度輸入電壓15V輸入電壓15V輸入頻率37.910kHz環(huán)境溫度22C0標(biāo)尺讀數(shù)mm29.844標(biāo)尺讀數(shù)mm48.158標(biāo)尺讀數(shù)mm66.4634.42552.72971.03238.99657.301075.61343.57761.881180.18SV61臺(tái)SV51臺(tái),1臺(tái)平均值9.154mmVf37.9101039.154103347.03m/sE

100%V實(shí)V實(shí)V理

347.03347.03344.539

100%0.72%附表 不同溫度下枯燥空氣中的聲速t(C)V(m/s)t(C)V(m/s)t(C)V(m/s)t(C)V(m/s)0331.45010.5337.76020.5343.66330.5349.4651.0332.05011.0337.05821.0343.95531.0349.7531.5332.35911.5338.35521.5344.24731.5350.0402.0332.66112.0338.65222.0344.53932.0350.3282.5332.96312.5338.94922.5344.83032.5350.6143.0333.26513.0339.24623.0345.12333.0350.9013.5333.56713.5339.54223.5345.41433.5350.1874.0333.86814.0339.83824.0345.70534.0350.4744.5334.1914.5340.13424.5345.99534.5351.7605.0334.47015.0340.42925.0346.28635.0352.0405.5334.77015.5340.72425.5346.57635.5352.3316.0335.07116.0341.01926.0346.86636.0352.6166.5335.37016.5341.31426.5347.15636.5352.9017.0335.67017.0341.60927.0347.44537.0353.1867.5335.97017.5341.90327.5347.73537.5353.4708.0336.26918.0342.19728.0348.02438.0353.7558.5336.56818.5342.49028.5348.31338.5354.0399.0336.86619.0342.78429.0348.60139.0354.3239.5337.16519.5343.00729.5348.88939.5354.60610.0337.46320.0343.37030.0349.17740.0354.8901tT本表計(jì)算公式：V1tTO六．儀器成套性：SV6型聲速測(cè)量組合儀 1臺(tái)SV5聲速測(cè)量專用信號(hào)源 1臺(tái)待測(cè)固體測(cè)試棒〔金屬〕 3根待測(cè)固體測(cè)試棒〔非金屬〕 3根Q9屏蔽線 3根說明書〔試驗(yàn)講義〕 1份檢驗(yàn)證 1份【附錄1】超聲波的放射與接收—壓電換能器1111和電壓之間的轉(zhuǎn)換。壓電換能器做波源具有平面性、單色性好以及方向性強(qiáng)的特點(diǎn)。同時(shí)，由于頻率在超聲范圍內(nèi)，一般的音頻對(duì)它沒有干擾。頻和電壓之間的轉(zhuǎn)換。壓電換能器做波源具有平面性、單色性好以及方向性強(qiáng)的特點(diǎn)。同時(shí)，由于頻率在超聲范圍內(nèi)，一般的音頻對(duì)它沒有干擾。頻就短，在不長(zhǎng)的距離中可測(cè)到很多個(gè)的測(cè)定就比較準(zhǔn)確。這些都可使試驗(yàn)的精度大大提高。壓電換能器的構(gòu)造示5。壓電換能器由壓電陶瓷片和輕、重兩種金屬組成。壓電陶瓷片〔如鈦酸鋇，鋯鈦酸鉛等在簡(jiǎn)潔狀況下，壓電材料受到與極化方向全都的應(yīng)力T時(shí)，在極化方向上產(chǎn)生確定的電場(chǎng)強(qiáng)度EEgTU加在壓電材料上