超声波声速测量数据处理范例.docx

超声波声速测量数据处理范例 一、??????【实验目的】 1、了解超声波产生和接收的原理； 2、掌握空气中的超声声速的测量方法； 3、学习用逐差法进行数据处理。? ? ? ? ? ? ? 二、【实验仪器】 1、THQSS-3型声速综合测试仪信号源 测试仪信号源主要由以下几部分组成：显示窗口，发射换能器接口，发射波形接口，接收换能器接口，接收波形接口。频率粗调、细调旋钮，幅度调节旋钮。 2、THQSS-1型声速测试仪 主要由发射换能器（位置固定），接收换能器R（位置可移动），数显尺，鼓轮（改变接收换能器位置） 3、双踪示波器 三、【实验原理】 在声波传播过程中，声速V、波长λ与频率f之间存在着的关系: V?=?f λ 若能同时测定媒质中声波传播的频率及波长，即可求得此种媒质中声波的传播速度。 声源振动频率?f?：直接由函数发生器读出. 声波波长λ：相位比较法测量。 如图所示，置示波器功能于X－Y方式。改变发射换能器和接收换能器之间的距离，相当于改变发射波和接受波之间的位相差，显示屏屏上的图形也随之不断变化。 当发射换能器和接收换能器之间距离改变半个波长，振动的位相差从0-π的变化，李萨如图形从斜率为正的直线变为椭圆，再变到斜率为负的直线。 因此，每移动半个波长，就会重复出现斜率符号相反的直线，测得了波长和频率，根据V= f λ式可计算出室温下声波在媒质中传播的速度。 在连续多次测量相隔半波长的S2的位置变化及声波频率f以后，我们可运用测量数据计算出声速，用逐差法处理测量的数据。 四、【实验内容】 1.正确连接仪器，将信号源面板上的发射端换能器接口，接至测试架的发射换能器；发射端的发射波形，接至双踪示波器的CH1通道；接收换能器的输出接至示波器的CH2通道。 图1 .相位比较法测量声速连线图 2.仪器在使用之前，开机预热15min。 3.接通电源后，将信号源测试方法自动设置到连续波方式。 4.各仪器都正常工作以后，首先调节声速测试仪信号源输出电压（可将其调到最大8V左右），调节信号频率（在29~43Hz），观察频率调整时接收波的电压幅度变化，在某一频率点处（一般在34.5~37.5kHz之间）电压幅度最大，此频率即是压电换能器T、R相匹配的频率点，记录此时频率。 5.调节示波器，将扫描时间旋钮旋至“X-Y”方式，并选择合适的通道增益，使显示屏出现李萨如图形。 6.转动距离调节鼓轮，观察波形为一定角度的斜线，记录下此时的位置X1；距离由数显尺或机械刻度尺上读出，再向前或向后移动一定的距离，（注意，必须是一个方向）使观察到的波形又回到前面所示特定角度的斜线，记录下此时的位置X2。用同样的方法记录12个读数标尺位置。 7.记录室温t。 8.用逐差法处理数据。 五、【数据处理】 ? ? ?表1.相位比较法声速测量数据 ? ? 次数 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8 L9 L10 L(mm) 室 ?温：t=??℃ 工作频率：f= ? ? ? ?Hz