超聲波聲速測量數據處理范例

超聲波聲速測量數據處理范例一、

【實驗目的】1、了解超聲波產生和接收的原理；2、掌握空氣中的超聲聲速的測量方法；3、學習用逐差法進行數據處理。

二、【實驗儀器】1、THQSS-3型聲速綜合測試儀信號源測試儀信號源主要由以下幾部分組成：顯示窗口，發(fā)射換能器接口，發(fā)射波形接口，接收換能器接口，接收波形接口。頻率粗調、細調旋鈕，幅度調節(jié)旋鈕。2、THQSS-1型聲速測試儀主要由發(fā)射換能器（位置固定），接收換能器R（位置可移動），數顯尺，鼓輪（改變接收換能器位置）3、雙蹤示波器三、【實驗原理】在聲波傳播過程中，聲速V、波長λ與頻率f之間存在著的關系:V

=

fλ若能同時測定媒質中聲波傳播的頻率及波長，即可求得此種媒質中聲波的傳播速度。聲源振動頻率

f

：直接由函數發(fā)生器讀出.聲波波長λ：相位比較法測量。如圖所示，置示波器功能于X－Y方式。改變發(fā)射換能器和接收換能器之間的距離，相當于改變發(fā)射波和接受波之間的位相差，顯示屏屏上的圖形也隨之不斷變化。當發(fā)射換能器和接收換能器之間距離改變半個波長，振動的位相差從0-π的變化，李薩如圖形從斜率為正的直線變?yōu)闄E圓，再變到斜率為負的直線。因此，每移動半個波長，就會重復出現斜率符號相反的直線，測得了波長和頻率，根據V=fλ式可計算出室溫下聲波在媒質中傳播的速度。在連續(xù)多次測量相隔半波長的S2的位置變化及聲波頻率f以后，我們可運用測量數據計算出聲速，用逐差法處理測量的數據。四、【實驗內容】1.正確連接儀器，將信號源面板上的發(fā)射端換能器接口，接至測試架的發(fā)射換能器；發(fā)射端的發(fā)射波形，接至雙蹤示波器的CH1通道；接收換能器的輸出接至示波器的CH2通道。圖1.相位比較法測量聲速連線圖2.儀器在使用之前，開機預熱15min。3.接通電源后，將信號源測試方法自動設置到連續(xù)波方式。4.各儀器都正常工作以后，首先調節(jié)聲速測試儀信號源輸出電壓（可將其調到最大8V左右），調節(jié)信號頻率（在29~43Hz），觀察頻率調整時接收波的電壓幅度變化，在某一頻率點處（一般在34.5~37.5kHz之間）電壓幅度最大，此頻率即是壓電換能器T、R相匹配的頻率點，記錄此時頻率。5.調節(jié)示波器，將掃描時間旋鈕旋至“X-Y”方式，并選擇合適的通道增益，使顯示屏出現李薩如圖形。6.轉動距離調節(jié)鼓輪，觀察波形為一定角度的斜線，記錄下此時的位置X1；距離由數顯尺或機械刻度尺上讀出，再向前或向后移動一定的距離，（注意，必須是一個方向）使觀察到的波形又回到前面所示特定角度的斜線，記錄下此時的位置X2。用同樣的方法記錄12個讀數標尺位置。7.記錄室溫t。8.用逐差法處理數據。五、【數據處理】

表1.相位比較法聲速測量數