超声波实验报告.docxVIP

珠海科技学院 实 验 报 告 课程名称 大学物理实验 成绩评定： 教师： 月 日 报告人 姓名 梁咏斌 专业班级 学号 应用化学实验时间 2022.11.3 房间号 桌号 443 实验题目 超声波及其应用 实验原理、内容、步骤、注意事项： （请根据实验指导书概括写出简单实验原理、实验内容、实验步骤、实验注意事项） 能将其它形式的能量转换成超声振动能量的方式都可以用来发生超声波。例 如压电效应、磁致伸缩效应、电磁声效应和机械声效应等。目前普遍使用的是利用压电效应来产生和接收超声波。 超声波在传播过程中遇到不同媒质界面时会发生反射和折射。声阻抗Z=ρ C, ρ媒质的密度，C媒质中的声波速度。临床上B超成像就依据人体不同组织器官（正常组织与病态组织）的声阻抗的不同形成不同强度的反射波而实现的。 探头向被测物体发射一束超声波脉冲。声波被物体表面反射，部分反射回波由探头接收并转换为电信号。从超声波发射到被重新接收，其时间与探头至被测物体的距离成正比。电子单元检测该时间，并根据已知的声速计算出被测距离。 在这里，第一次回波指超声波入射被测物体后，在被测物体下表面反射后从被测物体出射，并被探头探测的波。第二次回波指超声波入射被测物体后，在被测物体下表面反射，传播到被测物体上表面，被上表面反射，再次传播到被测物体下表面，并由被测物体下表面反射后，从被测物体出射，被探头探测的波。延迟时间，由于探头与被测物体间不是密切接触，中间有间隙（该间隙可能是空气层，可能是耦合剂等）原因，导致探头所探测到的超声波传播时间有延时，延时时间为超声波从探头传播到被测物体上表面再返回探头的传播时间。 【实验内容与步骤】 1. 仪器连线 2. 调节超声仪 3.调节示波器，如图14。调节垂直（VERTICAL栏）SCALE按钮和水平（HORIZONTAL栏）SCALE按钮，使示波器屏幕上出现幅度适中波形 4.测量超声波在铝块中的传播速度和直探头延迟 （1）测量第一次反射回波和第二次回波对应的时间 示波器屏幕上三个回波，通常把最左侧的回波作为起始波，对应的时间作为发射超声波初时刻，第二个波作为铝块底面第一次回波，第三个波作为铝块底面第二次回波。 调节水平（HORIZONTAL栏）SCALE按钮，当起始发射波的波形左边缘位于显示屏中间原点位置时，计时显示值为0μs，作为计时的起点。 点击示波器水平（HORIZONTAL栏）POSITION按钮,回波会移动，振幅大小会变化，观察两个相邻波，当第一次反射回波的波形左边缘位于原点位置时，记录示波器屏幕上的时间，即为第一次反射回波对应的时间t1。将数据记录到表1中 继续点击示波器水平POSITION按钮,当第二次反射回波（最右侧波）的波形左边缘到达原点位置时，记录示波器屏幕上的时间，即为第二次反射回波对应的时间t2。将数据记录到表中。 (2) 测量铝块厚度将数据记录到表1中。 (3) 计算超声波在铝块中的传播速度和直探头延迟 4. 测量超声波频率和超声波在铝块中波长将数据记录到表2中。计算超声波频率和波长 5. 测量铝块中缺陷位置 （1）把探头放到铝块缺陷（黑点）的上方，测量第二个波形缺陷位置反射波所对应的时间，将数据记录到表3中。 （2）用直尺测量缺陷界面与铝块上表面距离d，将数据记录到表3中。 (3) 计算缺陷界面与铝块表面的距离。 利用表3数据和表1中计算出的超声波在铝块中的传播速度计算缺陷界面与铝块表面的距离。 原始数据： 表1 超声波在铝块中传播速度数据表 一次回波对应时间t1 （微秒μs） -19.255 二次回波对应时间t2 （微秒μs） -38.1249 回波在铝块中传播时间t=t2-t1（微秒μs） 18.870 超声波通过的铝块厚度L（mm） 49.9 超声波在铝块中传播速度v（×103）m/s v=2L/t 5.29 超声波直探头延迟 Δt=2t1-t2（微秒μs） 0.385 表2 超声波频率和超声波在铝块中波长数据表 每格表示的时间 t3（微秒μs） 0.5 脉冲回波两相邻振动周期间格数n 1.0 脉冲回波两相邻振动周期（秒s） T=t3╳n 5.0×10-7 脉冲回波频率f（兆赫兹MHz） f=1/T， 1MHz=1×106Hz 2.0 超声波在铝块中波长λ（mm） λ=v×T。 2.6×10-3 表3 测量铝块中缺陷位置数据表 缺陷位置反射回波对应时间t4（微秒μs） 11.1679 缺陷界面与铝块上表面的距离（mm） d= v×(t4-Δt)/2 28.8 直尺测量缺陷界面与铝块上表面距离（mm）d0 28.4