超聲波聲速測(cè)量數(shù)據(jù)處理范例

超聲波聲速測(cè)量數(shù)據(jù)處理范例一、

【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、了解超聲波產(chǎn)生和接收的原理；2、掌握空氣中的超聲聲速的測(cè)量方法；3、學(xué)習(xí)用逐差法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

二、【實(shí)驗(yàn)儀器】1、THQSS-3型聲速綜合測(cè)試儀信號(hào)源測(cè)試儀信號(hào)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(diào)、細(xì)調(diào)旋鈕，幅度調(diào)節(jié)旋鈕。2、THQSS-1型聲速測(cè)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(dòng)），數(shù)顯尺，鼓輪（改變接收換能器位置）3、雙蹤示波器三、【實(shí)驗(yàn)原理】在聲波傳播過(guò)程中，聲速V、波長(zhǎng)λ與頻率f之間存在著的關(guān)系:V

=

fλ若能同時(shí)測(cè)定媒質(zhì)中聲波傳播的頻率及波長(zhǎng)，即可求得此種媒質(zhì)中聲波的傳播速度。聲源振動(dòng)頻率

f

：直接由函數(shù)發(fā)生器讀出.聲波波長(zhǎng)λ：相位比較法測(cè)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(dāng)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(dāng)發(fā)射換能器和接收換能器之間距離改變半個(gè)波長(zhǎng)，振動(dòng)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(fù)的直線。因此，每移動(dòng)半個(gè)波長(zhǎng)，就會(huì)重復(fù)出現(xiàn)斜率符號(hào)相反的直線，測(cè)得了波長(zhǎng)和頻率，根據(jù)V=fλ式可計(jì)算出室溫下聲波在媒質(zhì)中傳播的速度。在連續(xù)多次測(cè)量相隔半波長(zhǎng)的S2的位置變化及聲波頻率f以后，我們可運(yùn)用測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算出聲速，用逐差法處理測(cè)量的數(shù)據(jù)。四、【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】1.正確連接儀器，將信號(hào)源面板上的發(fā)射端換能器接口，接至測(cè)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(cè)量聲速連線圖2.儀器在使用之前，開(kāi)機(jī)預(yù)熱15min。3.接通電源后，將信號(hào)源測(cè)試方法自動(dòng)設(shè)置到連續(xù)波方式。4.各儀器都正常工作以后，首先調(diào)節(jié)聲速測(cè)試儀信號(hào)源輸出電壓（可將其調(diào)到最大8V左右），調(diào)節(jié)信號(hào)頻率（在29~43Hz），觀察頻率調(diào)整時(shí)接收波的電壓幅度變化，在某一頻率點(diǎn)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(diǎn)，記錄此時(shí)頻率。5.調(diào)節(jié)示波器，將掃描時(shí)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(xiàn)李薩如圖形。6.轉(zhuǎn)動(dòng)距離調(diào)節(jié)鼓輪，觀察波形為一定角度的斜線，記錄下此時(shí)的位置X1；距離由數(shù)顯尺或機(jī)械刻度尺上讀出，再向前或向后移動(dòng)一定的距離，（注意，必須是一個(gè)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(shí)的位置X2。用同樣的方法記錄12個(gè)讀數(shù)標(biāo)尺位置。7.記錄室溫t。8.用逐差法處理數(shù)據(jù)。五、【數(shù)據(jù)處理】

表1.相位比較法聲速測(cè)量數(shù)