声速的测量中怎样才能知道接收换能器接收面的声压为极大值_百度知道
声速的测量中怎样才能知道接收换能器接收面的声压为极大值
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声速测量不一定要到极大值吧。应该是测首波。
等到最大值，什么时候了
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实验六&&&&声速的测定&&&&声波是一种在弹性媒质中传播的机械波。频率低于20Hz的声波称为次声波，频率在20Hz～20kHz的声波称为可闻声波，频率在20kHz以上的声波称为超声波。声波的波长、频率、强度、传播速度等是声波的基本特性，对这些量的测量是声学技术的重要内容。如声速的测量在声波定位、探伤、测距中有着广泛的应用。例如，测量氯气、蔗糖等气体或溶液的浓度、氯丁橡胶乳液的比重以及输油管中不同油品的分界面等等，这些问题都可以通过测定这些物质中的声速来解决。测量声速最简单的方法之一是利用声速与振动频率f和波长λ之间的关系(即υ=λf)来进行的。由于超声波具有波长短，易于定向发射等优点，所以在超声波段进行声速测量比较方便。本实验就是测量超声波在空气及水中的传播速度，介绍声速测量的基本方法。实验中采用压电陶瓷超声换能器来测定超声波在空气中的传播速度，这是非电量电测方法应用的一个例子。&&&&【预习思考题】&&&&1.什么是超声波？它有什么特征？2．为什么要在谐振频率条件下进行声速测量？如何调节和判断测量系统是否处于谐振状态？3．共振干涉法、相位比较法测量声速的基本原理各是什么？&&&&【实验目的】&&&&1.学习掌握信号源、示波器等基本仪器的使用法。2．加深对振动合成、波动干涉等理论知识的理解。3．掌握用共振干涉法（驻波法）和相位比较法测量声速的基本原理和方法。4.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。5．学会用逐差法和差值法处理数据。&&&&【实验原理】&&&&1．超声波的发射与接收——压电换能器&&&&58&&&&&&&&本实验采用压电陶瓷超声换能器来实现声压和电压之间的转换，压电换能器做波源具有平面性、单色性好以及方向性强的特点。同时，由于频率在超声范围内，一般的音频对它没有干扰。频率提高，波长λ就短，在不长的距离中可测到许多个λ，取其平均值，λ测定就比较准确，这些都可使实验的精度大大提高。压电陶瓷超声换能器由压电陶瓷片和轻、重两种金属组成，在一定的温度下经极化处理后，具有压电效应。在简单情况下，压电材料受到与极化方向一致的应力F时，在极化方向上产生一定的电场强度E，它们之间有一简单的线性关系E=gF；反之，当与极化方向一致的外加电压U加在压电材料上时，材料的伸缩形变S与电压U也有线性关系S=dU。比例常数g、d称为压电常数，与材料性质有关。由于E、S、F、U之间具有简单的线性关系，因此我们就可以将正弦交流电信号转变成压电材料纵向长度的伸缩，成为声波的波源；同样也可以使声压变化转变为电压的变化，用来接收声信号。2．声速测量的基本原理由波动理论可知，波速υ，波长λ和频率f之间存在着下列关系：υ=λf(1)&&&&可见，只要测得频率和波长就可以求出波速。常用的具体实现方法有驻波法(共振干涉法)和行波法(相位比较法)。本实验通过低频信号发生器控制换能器，信号发生器的输出频率就是声波频率。3．驻波法测量声速按照波动理论，发生器发出的平面声波经介质到接收器，若接收面与发射面平行，声波在接收面处就会被垂直反射，于是平面声波在两端面间来回反射并叠加。当接收端面与发射面间的距离恰好等于半波长的整数倍时，叠加后的波就形成驻波。此时相邻两波节(或波腹)间的距离等于半个波长(即λ/2)。当发生器的激励频率等于驻波系统的固有频率(本实验中压电陶瓷的固有频率)时，会产生驻波共振，波腹处的振幅达到最大值。如图1所示实验装置，为了测出驻波相邻波腹或波节之间的半波长距离，可用示波器观察接收器接收的信号，信号的强弱反映着作用在接收器上声压变化的大小。当形成稳定的驻波时，尽管波节处空气元的振动速度为零，但波节两侧空气元的位移反向，从而产生最大的声压变化。所以，如果示波器显示的信号最强，则表明接收面处于声压变化最大处，亦即波节所在的位置。移动接受器的位置，改变接收面&&&&59&&&&&&&&与发射面之间的距离时，可以看到示波器上显示的信号幅度发生周期性的大小变化，即由一个极大变到极小，再变到极大；而幅度每一次周期性的变化，就相当于接收面与发射面之间的距离改变了半个波长λ/2。这样，测出相邻两次接收信号达到极大时接收面的位置变化量Δl，就可到波长λ=2Δl根据式(1)可以计算声波在空气中的传播速度υ=2Δlf(3)(2)&&&&图1驻波法测量声速实验装置示意图（S1和S2分别为发射和接收超声换能器）4．相位比较法测量声速声波从声源经传输媒质到达接收器，在发射波和接收波之间产生相位差，此相位差φ和角频率ω(ω=2πf)、传播时间t、声速υ、距离l、波长λ之间有下列关系：φ=ωt=2πfl/υ=2πl/λ(4)&&&&由上式可知，若使相位差φ改变π，那么发射面和接受面之间的间距l就要相应地改变半个波长λ/2；相位差φ改变2π，那么发射面和接受面之间的间距l就要相应地改变一个波长λ。于是，根据相位差π或2π变化，便可以测量出波长来。声波频率由信号发生器读出，根据式(1)便可算出声速。相位差可以通过示波器来观察，实验装置如图2所示。互相垂直的两个谐振动叠加，能得到李萨如图形。如果两个谐振动的频率相同，则李萨如图形就很简单，随着两个振动的相位差从0→π/2→π→3π/2→2π的变化，图形的变化从斜率为正的直线→圆→斜率为负的直线→圆→斜率为正的直线，如图3所示。选择判断比较灵敏的亦即李萨如图形为直线的位置作为测量的起点，每移动一个波长的距离就会重复出现同样斜率的直线；或者每移动半个波长的距离，斜率为正（或为负）的直线会&&&&60&&&&&&&&变化为斜率为负（或为正）的直线。&&&&图2相位比较法测量声速实验装置示意图&&&&0&&&&/4&&&&/2&&&&3/4&&&&&&&&图3&&&&李萨如图形与相位差的关系&&&&【实验仪器】&&&&实验装置主要包括ZKY—SS型声速测定实验仪，超声实验装置，双踪示波器，待测介质（气体、液体）等。1.超声实验装置其外形结构如图4所示.S1和S2为压电陶瓷换能器，S1作为声波发射器，它由信号源供给交流电信号，由逆压电效应发出平面超声波；而S2则作为声波的接收器，由正压电效应将收到的声压转换为电信号，经过信号处理后，输入示波器.S1固定不动，S2可通过转动鼓轮，沿着游标尺移动。两只换能器的相对位移可从游标尺上读得。2．ZKY—SS型声速测定实验仪面板上有一块LCD显示屏用于显示信号源的工&&&&61图4&&&&6&&&&5&&&&4&&&&3&&&&2&&&&1&&&&S1&&&&S2&&&&1.鼓轮2.主尺3.螺杆4.游标5.换能器S26.换能器S1&&&&&&&&作信息；如图5所示，还具有上下、左右按键，确认按键、复位按键、频率调节旋钮和电源开关。上下按键用作光标的上下移动选择，左右按键用作数字的改变选择，&&&&确认按键用作功能选择的确认以及工作模式选择界面与具体工作模式界面的交替切换。图5ZKY—SS型声速测定实验仪同时还有超声发射驱动信号输出端口（简称TR,连接到超声波发射换能器）、超声发射监测信号输出端口（简称MT,连接到示波器显示通道1）、超声接收信号输入端口（简称RE，连接到超声波接收换能器）超声接收信号监测输出端口、（简称MR，连接到示波器显示通道2）。声速测定试验仪具有选择、调节、输出超声发射器驱动信号；接收、处理超声接收器信号；显示相关参数：提供发射监测和接收监测端口连接到示波器等其它仪器等功能。开机显示欢迎界面后，自动进入按键说明界面。按确认键后进入工作模式选择界面，可选择驱动信号为连续正弦波工作模式(共振干涉法与相位比较法)或脉冲波工作模式(时差法)。选择连续波工作模式，按确认键后进入频率与增益调节界面；在该界面下将显示输出频率值；发射增益档位，接收增益档位等信息，并可作相应的改动。选择脉冲波工作模式，按确认键后进入时差显示与增益调节界面；在该界面下将显示超声波通过目前超声波换能器之间的距离所需的时间值；发射增益档位，接收增益档位等信息，并可作相应的改动。用频率调节旋钮调节频率，在连续波工作模式下显示屏将显示当前输出驱动信号的频率值。增益可在0档到3档之间调节，初始值为2档；发射增益调节驱动信号的振幅；接收增益将调节接收信号放大器的增益，放大后的接收信号由接收监测端口输出。&&&&62&&&&&&&&以上调节完成后就可进行测量了。改变测量条件可按确认键，将交替显示模式选择界面或频率(时差显示)与增益调节界面。按复位键将返回欢迎界面。&&&&【实验内容及步骤】&&&&1．测量谐振频率调节信号源输出的正弦信号频率为换能器的谐振频率时，才能较好地进行声能与电能的相互转换，发射换能器才能发射出较强的超声波，接收器才能有一定幅度的电信号输出。谐振频率的具体调节方法如下：（1）如图6，连好线路。声速测定实验仪面板上的超声接受监测信号输出端口输出接受的波形，接至示波器的Y通道，用于观察接受波形。接通电源开关，显示欢迎界面后，自动进入按键说明界面。按确认键后进入工作模式选择界面，选择驱动器信号为连续正弦波工作模式（ModeSelect:VelwithSine-Wave）。让仪器预热几分钟。（2）根据测量要求初步调节好示波器，使示波器能清楚地显示出同步的正弦波信号。（3）调节声速测定实验仪面板上的“频率”旋钮，观察接收信号的电压波形的变化，在某一频率点处（34.5kHz～39.53kHz之间，因不同的换能器或介质而异）示波器的电压正弦波幅度最大，这一频率即为压电换能器S1、S2相匹配频率点，记录此频率f。（4）改变S1、S2的距离，再次调节正弦信号频率，直至示波器显示的正弦波振幅达到最大值，记录此频率f。共测5次取平均频率作为谐振频率f。2．共振干涉法（驻波法）测量空气中的声速（1）如图6所示，连好线路，调节声速测定实验仪面板上的“频率”旋钮，使发射频率为步骤1得出的谐振频率。（2）转动鼓轮调节距离使接收器S2靠近发射器S1，但两换能器的端面不能接触。&&&&63&&&&&&&&（3）转动鼓轮调节距离使接收器S2逐渐远离发射器S1，观察示波器，找到接收波形的振幅达到最大值，由标尺上直接读出距离即S2位置L1并记录。然后，向着同方向转动鼓轮调节距离，这时波形的振幅会发生变化（同时在示波器上可以观察到来自接收换能器的振动曲线波形发生相移），依次记下振幅达到最大值时S2的位置L2、L3、……、L8共7个点。（4）记录空气的温度t。&&&&图6驻波法测量声速实验装置示意图3．相位比较法测量液体（蒸馏水）中的声速（1）如图7所示，连好线路。将超声实验装置放入储液槽中，在储液槽中注入待测液体（蒸馏水），直至将换能器完全浸没，但不能超过液面线。&&&&图7相位比较法测量声速实验装置示意图&&&&64&&&&&&&&（2）重复步骤1测量液体中超声波的谐振频率。（3）示波器的显示方式设置为x–y模式，调节声速测定实验仪面板上的“频率”旋钮，使发射频率为步骤（2）得出的谐振频率。（4）转动鼓轮调节距离使接收器S2靠近发射器S1，但两换能器的端面不能接触。（5）采用李萨如图形法判断相位差的变化。转动鼓轮调节距离使接收器S2逐渐远离发射器S1，观察示波器，当波形变化为直线（斜率为正或为负都可以）时停止转动鼓轮，由标尺上直接读出S2的位置L1并记录。然后，向着同方向转动鼓轮调节距离，依次在波形变化为直线（斜率与前条直线相反）时停止转动鼓轮，记下S2的位置L2、L3、……、L8共7个点。（5）记录测量介质的温度t。&&&&【注意事项】&&&&1．调节仪器时应严格按照教师的讲授或实验讲义的要求进行，以免损坏仪器。2．测量过程中仔细将频率调整到压电换能器的谐振频率（观察示波器波形，波形振幅最大即可）。3．仔细调节信号发生器，使其接收面与发射面平行。4．移动接受器的位置时，应边看波形变化边移动位置，调节速度不宜过快。5．实验完毕，必须整理好实验台和实验仪器。&&&&【数据记录及处理】&&&&1．驻波法测量声速表1i1234li(cm)i+45678&&&&65&&&&驻波法测量声速数据li+4–li(cm)f=室温t=℃谐振频率kHz&&&&li+4(cm)&&&&&&&&逐差法求：&&&&114li4li24i1&&&&(m/s)&&&&(cm)&&&&计算声速：f声速的理论值（空气中）v理331.15：&&&&273.15t=273.15&&&&(m/s)&&&&相对误差：E=&&&&v测-v理v理&&&&表2&&&&×100％=&&&&2．相位比较法测量声速相位比较法测量声速数据(相位变换π)li+4(cm)li+4–li(cm)f=谐振频率kHz液体温度t=℃&&&&i1234&&&&li(cm)&&&&i+45678&&&&逐差法求：&&&&114li4li24i1&&&&(m/s)&&&&(cm)&&&&计算声速：f&&&&声速的理论值（水中）v理=1460.00(m/s)：相对误差：E=&&&&v测-v理v理&&&&×100％=&&&&【实验思考题】&&&&1．换能器的发射频率由什么决定？2．测量波长时，为何要测量几个半波长的总长？3．实验中怎样才能知道接收换能器接收面的声压为极大值？&&&&66&&&&&&&&噢哦，这个页面找不到了
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知道声压,怎么求作用在面的力
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声音发出导致话筒内部线圈切割磁场产生电流，从而发电声压的单位是帕斯卡（pa），其计算公式为：声压（p）的平方=声强（I）×介质密度（ρ）×声速（C）其中，声强单位是：W/m2 密度单位：kg/m3 声速：m/s声波通过媒质时，由于振动所产生的压强改变。
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这个应该主要是通过软件的判断吧．你可以去参考一下＜声学测量实验＞里面,黄锡明教授的一个声波速度测量实验．有需要我可以吧这本书的电子版传给你．
用示波器观察；超声声速测定仪；具体方法很多,这个网站有http://pec.nankai.edu.cn/html/%D3%C3%C9%F9%CB%D9%B2%E2%C1%BF%D2%C7%B2%E2%B6%A8%B3%AC%C9%F9%B2%A8%D4%DA%BF%D5%C6%F8%D6%D0%B5%C4%B4%AB%
ACD说法都是错的.B 的说法正确.干涉是发射波和换能器的反射波形成的,他们是同频的,换能器工作时,发射和反射波一直存在,那么所以在换能器之间的任何直线位置都产生干涉.不过仅当S1-S2为（波长/2）整数倍时,干涉现象最大.
应该是没有强制规定吧.距离远一些,应该是精度比较容易做高一些.如果你时间采集上精度足够高,那也没有太多关系. 再问： 实验不涉及时间的采集啊。而且做实验时老师明确要求要距离50mm以上。能再具体解答下吗...?谢谢... 再答： 那应该是他们实验设备的问题。主要就是为了距离大一些，然后时间测量误差相对会小一些。
电->声、声->电 转换效率高.在不谐振的频率下工作如同白炽灯,90%的能量变成热能散失掉了,只有不到10%的能量转换成了可用的光.而在谐振状态下,它的转换效能会显著提高,换句话说：它发射的超声波能量更强了、接收超声波的灵敏度也更好了.
加一把发出声音的枪可以把,大不了自己叫好了,同时作个手势传统方法 方法1：一个声音产生后,并不会立刻传到你的耳朵,通常要经过一段时间.除非你自己有这种经验,否则这是很难理解的.例如：如果你参加一个运动会,坐在离鸣枪的人有一段距离的地方,你会先看到枪冒烟,后听到枪声.这是因为光行进的速度非常快(约1秒钟300000公里)
因为在谐振频率下可形成驻波,根据驻波的情况可测量声波的波长,再用波长乘以谐振频率就可以获得声速的大小!否则会严重影响声速测量的准确性.测声速仪器装置中有一个换能器,它有一固有谐振频率f,只有当外加频率等于此频率时,换能器才能得到最强的电压信号,此时换能器的灵敏度最高,测出的实验结果误差最小
当然有拉,可以用反射波发啊,首先在地底下埋置一小型雷管,使其爆炸产生振动波,传播出去,遇到不同的障碍物就反射回来,再用特定的仪器接收,经过分析就可以得知地下的地质情况拉,相当准的,挖隧道一般都用这东西先探测,不过这东西相当贵拉,打个60米深的井也不算深啊,没必要用那仪器,用小钻管试钻不就得拉,又不费事,还节省开支!
光敏传感器是最常见的传感器之一,它的种类繁多,主要有：光电管、光电倍增管、光敏电阻、光敏三极管、太阳能电池、红外线传感器、紫外线传感器、光纤式光电传感器、色彩传感器、CCD和CMOS图像传感器等.它的敏感波长在可见光波长附近,包括红外线波长和紫外线波长.光传感器不只局限于对光的探测,它还可以作为探测元件组成其他传感器,
答：该探测装置名称：回声测位仪；原理：用它发出超声波，然后用仪器接收障碍物反射回来声波信号．测量出发出信号和接收信号之间时间，根据在水中的声速可以计算出到障碍物距离．
共振能产生驻波.
那么接示波器的换能器是不是没工作,或者故障
超声波波长短,传递过程中能量损失小.超声波是一种振动频率高于声波的机械波,由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的,它具有频率高、波长短、绕射现象小,特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点.
因为在谐振频率下可形成驻波,根据驻波的情况可测量声波的波长,再用波长乘以谐振频率就可以获得声速的大小!
因为当驻波偏离共振状态时,驻波的形状不稳定且声压腹的振幅比共振时达到的最大值小得多,当驻波系统处于共振,这时驻波腹出现稳定的最大振幅.
（1）声波的正面反射压力与斜着的反射压力是不一样的,要求二者平行是为了保证声波的正面反射,以求得最大反射压力,使实验数据更精确.（2）如果二者不平行,则反射回来的声波不能正确打在S1的正中心,会有一部分声波能量没有打在S1上,也就不能正确测得反射回的能量.会使实验不准确.
你这个实验我做过,所以我知道一点压电陶瓷的工作原理就是其把电能转换为声音的振动能,其频率的测量很简单,你们的实验中应该用到示波器吧,你先把声音的振动波形调节出来.然后一边看波形一边调节仪器的频率,什么时候你看到正炫波的振幅大了.那时的频率就是压电陶瓷的共振频率.因为只有到达共振时,传递的能量才最多,声音振动的振幅才最大
接收天线一般取1/4波长.315MHz的话大概是180mm左右.可以使用多股软线或使用直径为2.3mm的硬线也可以.
1\超声波无噪音2\指向性好,驻波效果好3\频率太高也不好,衰减大,波长太短不宜测准.30-40khz范围的波长在8-10mm左右,刚好较为满足测量的要求.