用超声波测定液体中的声速实验报告

液体中超声波声速的测定

人耳能听到的声波，其频率在16Hz到20kHz范围内。超过20Hz的机械波称为超声波。光通过受超声波扰动的介质时会发生衍射现象，这种现象称为声光效应。利用声光效应测量超声波在液体中传播速度是声光学领域具有代表性的实验。 一、

实验目的

1． 了解超声波的产生方法及超声光栅的原理 2． 测定超声波在液体中的传播速度 二、

实验仪器

分光计，超声光栅盒，钠光灯，数字频率计，高频振荡器。 三、

实验原理

将某些材料（如石英、铌酸锂或锆钛酸铅陶瓷等）的晶体沿一定方向切割成晶片，在其表面上加以交流电压，在交变电场作用下，晶片会产生与外加电压频率相同的机械振动，这种特性称为晶体的反压电效应。把具有反压电效应的晶片置于液体介质中，当晶片上加的交变电压频率等于晶片的固有频率时，晶片的振动会向周围介质传播出去，就得到了最强的超声波。

超声波在液体介质中以纵波的形式传播，其声压使液体分子呈现疏密相同的周期性分布，形成所谓疏密波， 如图1a)所示。由于折射率与密度有关，因此液体的折射率也呈周性变化。若用N0表示介质的平均折射率，t时刻折射率的空间分布为

N?y,t??N0??Ncos??st?Ksy?

式中ΔN是折射率的变化幅度；

液体中超声波声速的测定

人耳能听到的声波，其频率在16Hz到20kHz范围内。超过20Hz的机械波称为超声波。光通过受超声波扰动的介质时会发生衍射现象，这种现象称为声光效应。利用声光效应测量超声波在液体中传播速度是声光学领域具有代表性的实验。 一、

实验目的

1． 了解超声波的产生方法及超声光栅的原理 2． 测定超声波在液体中的传播速度 二、

实验仪器

分光计，超声光栅盒，钠光灯，数字频率计，高频振荡器。 三、

实验原理

将某些材料（如石英、铌酸锂或锆钛酸铅陶瓷等）的晶体沿一定方向切割成晶片，在其表面上加以交流电压，在交变电场作用下，晶片会产生与外加电压频率相同的机械振动，这种特性称为晶体的反压电效应。把具有反压电效应的晶片置于液体介质中，当晶片上加的交变电压频率等于晶片的固有频率时，晶片的振动会向周围介质传播出去，就得到了最强的超声波。

超声波在液体介质中以纵波的形式传播，其声压使液体分子呈现疏密相同的周期性分布，形成所谓疏密波， 如图1a)所示。由于折射率与密度有关，因此液体的折射率也呈周性变化。若用N0表示介质的平均折射率，t时刻折射率的空间分布为

N?y,t??N0??Ncos??st?Ksy?

式中ΔN是折射率的变化幅度；

实验四 用超声波测量声速

声速与传声媒质的特性及状态有关，因此通过声速的测量，可以了解被测媒质的特性及状态的变化，如可进行气体成分的分析，测定液体的比重，溶液的浓度，确定固体材料的弹性模量等。我们只研究声波在空气中的传播，并测量其传播速度。

实验目的：

1、测量声波在空气中的传播速度,学习测量声速的方法。2、加深对波的相位和波的干涉的理解。

实验仪器：

换能器（有两个，一个固定于超声声速测定仪上，一个随卡尺的游标移动）、专用信号源、超声声速

测定仪、示波器、连接线。

实验原理：

设波速为v,波长为λ和频率为ｆ，它们之间有如下关系： v＝λｆ （1）

因此，一般是根据（１）式,将声速的测量变成声波波长和声波频率的测量。由于都用交流电讯号控制发声器（即换能器），所以声波频率就是交流电讯号的频率， 可以用频率计测量其频率（本实验在信号源上直接读出），而声波波长的测量常用相位比较法（行波法）和共振干涉法（驻波法）来测量其波长。 一、 相位法

如图一所示，设声源从X=0处出发的平面简谐波沿X轴的正方向传播,在X=0处的振动方程为: Ｙ0＝Ａcosωｔ

四川大学实验报告书

课程名称： 实验名称：超声波探伤实验 系别： 专业： 班号： 姓名： 学号： 实验日期：2013年3月10日 同组人姓名 ： 教师评定成绩：

一、实验名称 超声波探伤实验 二、实验目的 1.了解探伤仪的简单工作原理 2.熟悉超声波探伤仪、探头和标准试块的功用 3.了解有关超声波探伤的国家标准 4.掌握超声波探伤的基本技能 三、主要实验仪器 CTS-22型超声波探伤仪 试块 探头 直尺 机油 四、实验原理 实验中广泛应用的是A型脉冲反射式超声波探伤仪，仪器屏横坐标表示超声波在工件中的传播时间（或传播距离）纵坐标表示反射回波波高。根据光屏上缺陷波的位置和高度，可以确定缺陷的位置和大小。A型脉冲式超声波探伤仪的工作原理：电路接通后，同步电路产生同步脉冲信号，同时触发发射、扫描电

实验设计说明书

题目：利用超声光栅测液体中的声速

院部：理工科基础教学部

专业班级： 物理学（创新实验班）1班 学生姓名：某某某 学 号：41106XXX

实验日期： 2013年5月21日

超声光栅测液体中的声速

人耳能听到的声波，其频率在16Hz到20kHz范围内。超过20Hz的机械波称为超声波。光通过受超声波扰动的介质时会发生衍射现象，这种现象称为声光效应。利用声光效应测量超声波在液体中传播速度是声光学领域具有代表性的实验。

一、实验目的

（1）学习声光学实验的设计思想及其基本的观测方法。 （2）测定超声波在液体中的传播速度。 （3）了解超声波的产生方法。

二、 仪器用具

分光计，超声光栅盒，高频振荡器，数字频率计，纳米灯。

三、 实验原理

将某些材料（如石英、铌酸锂或锆钛酸铅陶瓷等）的晶体沿一定方向切割成晶片，在其表面上加以交流电压，在交变电场作用下，晶片会产生与外加电压频率相同的机械振动，这种特性称为晶体的反压电效应。把具有反压电效应的晶片置于液体介质中，当晶片上加的交变电压频率等于晶片的固有频率时，晶片的振动会向周围介质传播出去，就得到了最强的超声波。 正文：

光声效应的发现无

实验序号：28 试验时间：2011·11·8 班级：

实验题目：声速测定 实验室： 姓名： 学号： 成绩： 指导教师 【实验目的】

1．了解压电换能器的功能，加深对驻波及振动合成等理论知识的理解。 2．学习用共振干涉法、相位比较法和时差法测定超声波的传播速度。

3．通过用时差法对多种介质的测量，了解声纳技术的原理及其重要的实用意义。

【实验原理】

在波动过程中波速V、波长?和频率f之间存在着下列关系：V?f??，实验中可通过测定声波的波长?和频率f来求得声速V。常用的方法有共振干涉法与相位比较法。

声波传播的距离L与传播的时间t存在下列关系：L?V?t ，只要测出L和t就可测出声波传播的速度V，这就是时差法测量声速的原理。 1．共振干涉法（驻波法）测量声速的原理：

当二束幅度相同，方向相反的声波相交时，产生干涉现象，出现驻波。对于波束1：时，叠加后的波形成波束3：F3?2A?cos?2??X/???cos? t，这里?为声波的角频率，t为经过的时间，X为经过的距离。由此可见，叠加后的声波幅度，随距离按

F1?A?cos(? t?2??X/?)、波束2：F2?A?cos?? t?2??X/??，当它们相交会

cos?2??X/??变化。如图28

西 南 石 油 大 学 实 验 报 告

一、

实验目的

掌握手持式超声波侧厚仪的使用方法； 二、

基本原理

脉冲反射法——利用超声波脉冲在试件的传播过程中，遇到声阻抗相差较大的两种介质界面时，将发生发射的原理进行检测的方法。探测波在遇到试件底面时，超声波会发射回来，超声波探头根据声波往返的时间来计算试件的厚度。 三、

实验装置及物品

手持式超声波侧厚仪，耦合剂，实验试件（钢），游标卡尺 四、

实验步骤

1、 清理待测试件表面，涂上耦合剂，抹匀； 2、 打开手持式超声波探伤仪开关；

3、 校准：将测厚仪校准标准试件表面清洗干净，涂上耦合剂，抹匀； 4、 将探头轻轻压在标准试件上，调节校准旋钮，使读数为5.0 mm； 5、 将探头放到不同试件上测厚度；

6、 轻微移动探头，注意力度均匀，待数据稳定后读数； 7、 记录各个试件的厚度；

8、 将试件表面的耦合剂擦拭干净，用游标卡尺测量各个试件的真实厚度； 9、 记录游标卡尺测得的各个数据； 10、

五、

实验数据

测试完毕，关闭测厚仪，整理器材。

六、

结果分析

试件厚度测量误差很小，主要是因为：

1. 超声波回波探伤中，即使操作人员对探头作用力有变化或者其他因素引起底面回波高度有

所变化，底面回波的位置也不会改变，所以缺陷埋深误差小。

第24卷第3期2002年3月

无损检测NDT

Vol.24　No.3Mar.　2002

实践经验

　焊缝超声波检测中缺陷指示长度的测定

程　茂

(浙江省锅炉压力容器检验所,杭州　310020)

MEASUREMENTOFTHEINDICATINGLENGTHOFWELDDEFECT

INULTRASONICINSPECTION

CHENGMao

(ZhejiangBoilerandPressureVesselInspectionInstitute,Hangzhou310020,China)

　　中图分类号:TG115.28+5　　　文献标识码:B　　　文章编号:100026656(2002)0320129203　　在役压力容器定期检验中,超声波检测因其特

之一。端和末端的确定位置投影在被检测材料的表面,并连接其两点间长度,即通过移动探头的方法来测量缺陷长度。这种定量方法主要考虑了探头有关特性,而未考虑缺陷特性对长度测量的影响,因此造成所测得的指示长度经常与缺陷的实际尺寸存在较大的误差。本文着重就缺陷指示长度测定进行探讨。

——πK=2/λλ———波长

)可由接收声波的传探头的接收指向性系数Dc2(θ

播方向与接收探头晶片表面法线之间的角度变化求出,并且同样受到式(1)的影

. .

基于单片机的超声波测距系统实验报告页脚

. .

一、实验目的

1.了解超声波测距原理；

2.根据超声波测距原理，设计超声波测距器的硬件结构电路；

3.对设计的电路进行分析能够产生超声波，实现超声波的发送与接收，从而实现利用

超声波方法测量物体间的距离；

4.以数字的形式显示所测量的距离；

5.用蜂鸣器和发光二极管实现报警功能。

二、实验容

1.认真研究有关理论知识并大量查阅相关资料，确定系统的总体设计方案，设计出系

统框图；

2.决定各项参数所需要的硬件设施，完成电路的理论分析和电路模型构造。

3.对各单元模块进行调试与验证；

4.对单元模块进行整合，整体调试；

5.完成原理图设计和硬件制作；

6.编写程序和整体调试电路；

7.写出实验报告并交于老师验收。

三、实验原理

页脚

. .

页脚超声波测距是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射和

接收回波的时间差t，然后求出距S=Ct/2，式中的C为超声波波速。由于超声波也是一种声波，其声速C与温度有关。在使用时，如果温度变化不大，则可认为声速是基本不变的。如果测距精度要求很高，则应通过温度补偿的方法加以校正。声速确定后，只要测得超声波往返的时间，即可求得距离。这就是超声波测距仪的机理，单片机(AT89C51)发

2002年第2期总第110期

文章编号:1001-8948(2002)02-0041-03

炭　　素CARBON

·41·

炭制品的均质质量与超声波声速检测

李　平,于立群,李婉秋

1

2

1

(1.哈尔滨电炭研究所;2.哈尔滨电炭厂,哈尔滨　150030)

摘要:分析了炭制品的均质结构及其影响因素,概述了超声波在炭制品中的传播情况及在炭制品均质结构检测中特点。介绍了独联体国家利用超声波声速对石墨电极进行检测的情况。认为超声波声速检测手段应用

在炭制品均质结构的检测方面是可行的,也是目前炭制品均质结构的一种简便易行和经济有效的检测方法。关键词:炭制品;均质结构;超声波声速;检测中图分类号:　TQ175.714　　文献标识码:　A

+

MEASUREMENTFORHOMOGENEOUSQUALITYAND

ULTRASONICSPEEDOFCARBONPRODUCT

LIPing1,YULi-qun2,LIWan-qiu1

(1HarbinElectricalCarbonResearchInstituteHarbin150030,China;

2HarbinElectricalCarbonplant,Harbin150030,China)

Abstract:Thehomogene