超聲波衰減系數(shù)的測量

1、北京交通大學(xué)大學(xué)物理實驗報告實驗名稱：超聲波稅減系數(shù)的測量學(xué)號：13221013 姓名：劉彥平學(xué)院：機(jī)械與電子控制工程學(xué)院 班級：機(jī)電13012014/12/25時間：17:4021：00超聲波衰減系數(shù)的測量一、實驗任務(wù)：超聲波在介質(zhì)中傳播，聲波衰減與介質(zhì)的特性和狀態(tài)有關(guān)系，試用超聲聲速測定儀研究超聲波在空氣和液體（水）中的衰減系數(shù)，并研究超聲波的頻率與激勵電信號波型對超聲波在空氣和水中的衰減系數(shù)的影響。要求衰減系數(shù)測量誤差不大于5%。二、實驗要求：1、參閱相關(guān)資料，了解超聲波換能器種類，特別是壓電式超聲換能器工作原理。了解超聲波在不同介質(zhì)中的傳播特性。2、熟悉超聲聲速測定儀和示波器的使用方法

2、。3、采用兩種頻率的正弦波分別測試超聲波空氣和液體（水）中的衰減系數(shù)，并確認(rèn)數(shù)據(jù)結(jié)果的誤差符合設(shè)計要求。4、采用方波或脈沖波再分別測試超聲波空氣和液體（水）中的衰減系數(shù)，并確認(rèn)數(shù)據(jù)結(jié)果的誤差符合設(shè)計要求。三、實驗儀器：信號發(fā)生器.電壓陶瓷換能器.數(shù)顯游標(biāo)卡尺.示波器四、實驗內(nèi)容：1.物理模型的比較與選擇：（1） 駐波法圖1.超聲波波束在空氣中的傳播和反射（1） 超聲波在損耗介質(zhì)中的準(zhǔn)駐波效應(yīng)=+其中，R為反射系數(shù)，a是介質(zhì)的衰減系數(shù)。因為超聲波發(fā)生器和接收器是由同一材料制成，所以有：其中U0是信號發(fā)生器輸出電壓數(shù)值，U是示波器顯示電壓數(shù)值。（2)脈沖法衰減系數(shù)的脈沖法測量原理超聲波在媒質(zhì)中傳播

3、時的衰減系數(shù)和聲速一樣,是一個最基本的聲學(xué)量。利用超聲波聲壓、聲程乘積的自然對數(shù)與聲程成線性關(guān)系，來測量鋼鑄件超聲波衰減系數(shù)。（3）測量固態(tài)材料超聲波衰減系數(shù)的方法包括下述步驟：選取需要測量的固態(tài)材料作為樣品；選用超聲波檢測儀器，利用需要測量固態(tài)材料對超聲波檢測儀器進(jìn)行調(diào)校；使用調(diào)整好的超聲波儀器，采用常規(guī)超聲波檢測方法對需要測量的固態(tài)材料進(jìn)行超聲波檢測，至少記錄次超聲波回波的聲壓幅值及聲程值；按記錄的超聲波回波的聲壓幅值、聲程值，用常規(guī)方法建立聲壓、聲程乘積對數(shù)函數(shù)與聲程曲線圖；使用所建立的曲線圖進(jìn)行線性擬合，擬合出線性函數(shù)關(guān)系式，線性函數(shù)式斜率即為現(xiàn)場被測量固態(tài)材料的超聲波衰減系數(shù)。（4）

4、物理模型的分析與比較比較分析可知，在實驗室中，測量超聲波在空氣和水中的衰減系數(shù)最好利用駐波法，物理模型2、3不適用于測量。駐波法利用示波器測量得到電壓，通過平面波的衰減公式擬合得到了聲強(qiáng)衰減系數(shù)。測量結(jié)果更加可靠。2、實驗步驟實驗一1、按照空氣中衰減實驗裝置示意圖正確連接線路；2、調(diào)節(jié)信號發(fā)生器輸出正弦信號的頻率，達(dá)到與換能器諧振；3、在共振條件下，調(diào)節(jié)發(fā)射頭和接收頭的距離，當(dāng)示波器上出現(xiàn)振幅最大時，記下峰值處的位置坐標(biāo)ix和峰值電壓iU，記入實驗表格；4、多次重復(fù)步驟3，得到若干組數(shù)據(jù)。5、改變正弦信號的頻率，重復(fù)上述步驟；7、對實驗所得數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，擬合曲線，分析數(shù)據(jù)。衰減系數(shù)為0.0234實驗二實驗步驟1、 按照水中衰減實驗裝置示意圖正確連接線路；2、 重復(fù)上述實驗的步驟，得到若干組數(shù)據(jù)。3、 對實驗所得數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，擬合曲線，分析數(shù)據(jù)。4、 五、實驗注意事項在水中的衰減系數(shù)為0.0096五、實驗注意事項1、實驗前，了解超聲波換能器種類，特別是壓電式超聲換能器工作原理，了解超聲波在不同介質(zhì)中的傳播特性。2、熟悉超聲聲速測定儀和示波器的使用方法。3、實驗時用一個換能器作為發(fā)射頭，另