实验报告--超声波
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：
五、实验内容与步骤
一．超生波探伤仪的使用、仪器性能的测定、仪器与直探头综合性能测定 实验要求：1.掌握仪器主要性能：水平线性、垂直线性和动态范围的测试方法； 2.掌握仪器和直探头主要综合性能：盲区、分辨力、灵敏度余量的测试方法。
背景知识:
1.仪器的主要性能：
A.水平线性 仪器荧光屏上时基线水平刻度值与实际声程成正比的程度。
B.垂直线性 仪器荧光屏上的波高与输入信号幅度成正比的程度。
C.动态范围 指反射信号从垂直极限衰减到消失所需的衰减量。 2.仪器与探头的主要综合性能：
A.盲区 从探侧面到能发现缺陷的最小距离成为盲区，其内缺陷不能发现。
B.分辨力 在荧光屏上区分距离不同的相邻两缺陷的能力。
C.灵敏度余量 指仪器与探头组合后在一定范围内发现微小缺陷的能力。
D.声束扩散角 扩散角的大小取决于超声波的波长与探头晶片直径的大小。
D λ
θ700
= 式中D 为探头直径 0θ为波长
实验步骤： 1.水平线性的测试
A.调节有关旋钮。使时基线清晰明亮，并与水平刻度线重合。
B.将探头通过耦合剂置于CSK-IA 试块上，如图所示。
C.调节有关旋钮，使荧光屏上出现五次底波B1~B5,且使B1、B5前沿分别对准水平刻度2.0和10.0，如图所示。
D.观察记录B2、B3、B4与水平刻度值的偏差值a2、a3、a4。
4.盲区的测试
A.[抑制]至“0”，其它旋钮位置适当。
B.将探头置于图中所示。
C.调[增益]、[水平]等旋钮，观察始波后有无独立回波。
D.盲区范围的估计：探头置于Ⅰ处有独立回波，盲区小于5mm ；探头置于Ⅰ处无独立回波，与Ⅱ处有独立回波，盲区在5~10mm 之间；探头置于Ⅱ处无独立回波，盲区大于10mm ；一般规定盲区不大于7mm 。 5.分辨力的测定
A.[抑制]至“0”，其它旋钮位置适当。
B.探头置于图示位置的Ⅲ处，前后左右移动探头，使荧光屏上出现声程为85、91、100的三个反射波A 、B 、C 。
C.当A 、B 、C 不能分开时，则分辨力F1为：(mm)-6-a a )8591(1b a a
b F =-= D.当A 、B 、C 能分开时，则分辨力F2为：a
F c
6a c )8591(2=-=（mm ）
JB1834-76标准规定分辨力不大于6mm 。 6.灵敏度余量的测试
A.[抑制]至“0”，[增益]最大，[发射强度]至强。
B.连接探头，探头置于图示的位置（灵敏度余量试块200/φ2平底孔试块），调[衰减器]使φ2平底孔回波达满幅的50%，记录此时[衰减器]的读数N1=58.
C.灵敏度余量?N=80-N1=22.
二．表面声能损失的测定
实验要求：1.了解不同表面粗糙度探测面对透入声能的影响
2.掌握直探头探伤时表面声能损失值得测定方法
实验步骤：
1.直探头探伤时表面耦合损失的测定
A.将2.5P20探头置于对比试块（CSK-ⅢA）上，调[衰减]、[增益]按钮，使底波B1达满幅的50%，将
记录[衰减器]读数N1.
B.将探头移至待测试快上，固定[增益]不动，调[衰减器]，是底波达50%，记录衰减器读数N2。
C.计算二者表面耦合损失差：?=N2-N1（dB）。
三．材料衰减系数的测定
实验要求：掌握材料综合衰减系数的测定方法
背景知识：
1.介质衰减系数公式如下
板厚。
面每次反射损失约为
表面反射损失，光洁表
，但必须在未扩散区内
次底波高度，一般为
第
次底波高度，一般为
第
式中：
）
（
）
（
）
（
--
5
0.
--
10
~
2
n
--
2
~
1
m
--
mm
/
d
m
-n
2
-
m
-n
2
-
20lg
n
n
m
x
dB
B
B
B
B
B
B
B
x
B
B
m
δ
δ
δ
α
?
=
=
2.厚板试件介质衰减系数
底面反射损失。
值；
扩散衰减引起的
第二次底波高；
第一次底波高；
式中：
-
-
d
-
-
6
-
-
B2
-
-
B1
(dB/mm)
2
-
6
-
2
6
20lg
1
2
δ
δ
δ
α
B
x
x
B
B
?
=
-
-
=
实验要求：掌握现场测试斜探头性能参数的基本方法
背景知识：斜探头入射点是指探头发射的声束轴线与探头碶块底面的交点。入射点至探头前沿的距离为探头前沿长度。斜探头的折射角是指工件中的横波折射角β，横波折射角的正切值成为探头的K 值。 实验步骤： 1.测定探头的入射角
如图所示将探头置于CSK-IA 试块上，平行移动探头，找到最高回拨并作好记录，量处前沿长度，求出探头入射点:L=100-测量值X
2.测定斜探头K 值
A.当探头标称K<=1.5时如图a 前后移动探头，找到最大回波测出XA,则K A =(XA+L-35)/70
B.当探头标称1.5 3.测定灵敏度余量如图所示，对准CSK-IA 试块的R100曲面前后移动探头，找到R100最大回波时固定探头，调节衰减器按钮使回波幅度为50%，此时衰减器读数为S0.斜探头的相对灵敏度余量S=80-S0。 4.分辨力的测定 在CSK-IA 试块上，如图所示放置探头。前后移动探头，使Φ5mm 和44mm 两个邮寄玻璃圆柱面的两个反射回波达到等高，再通过调节衰减器使两反射回拨达满幅的40%，记录此时的衰减器读数S1；再调节衰减器使两等高的反射回波的波谷上升到满幅的40%，记下此时衰减器读数S2;则可测出写套头的声程差3mm 的两个反射体的分辨力S=S2-S1;同理可测得Φ44mm 和40mm 两个反射声程的分辨力。 5.测量声束纵截面前后扩散角 如图所示，将耦合剂在CSK-IA 试块上，并对准Φ50的孔，前后移动探头找到最大回波时，测量出水平距离X0，则声轴线的折射角为 35)/30]-L [(X0arctan 0+=β 然后在此点向前移动探头，至 回波下降6dB时固定探头，用同样的方法得出扩散声束后缘折射角β1，则该斜探头声束纵截面后扩散角为β0-β1，把探头后移，用同样的方法测出前扩散角为β2-β0。 6.测量声束横截面扩散角 将探头耦合在CSK-IA厚度为25mm的平面上，对准试块的Φ1.5mm横通孔，如图所示。首先在平面上移动探头，赵冬竖孔回波的最大幅度时固定探头，则孔中心到探头入射点的距离X0=25K实，然后左右平移探头，至回波幅度下降6 dB时固定探头，量出移动距离W R和W L,则左右扩散角分别为 ） （ ） （ / arctan / arctan X W X W R R L L = = θ θ 六、实验数据记录和处理 一．超声波仪器使用、仪器性能测定、仪器与直探头综合性能测定 1.水平线性误差数据记录如表一所示，其中| m ax a|=0.7 δ= 75% .8 100% 10 8.0 7.0 = ? ? 可知该仪器的水平线性不能满足要求的<=2%。 2.垂直线性测试 3.动态范围的测试 N1=80-（12+40）=28， N2=80-（38+40）=2 2 1N N- = ?=26dB 有ZBY230-84标准规定仪器的动态范围>=26dB，可知满足要求。. 4.盲区的测试 将探头置于图示Ⅰ处有独立回波，可知盲区小于5mm。有一般规定盲区不大于7mm，可知该仪器满足衰减量?i/dB 0 2 4 6 8 10 12 回波高度实 测 绝对波高% 10 8.2 6.5 5.3 4.3 3.4 2.7 相对波高% 100 82 65 53 43 34 27 理想相对波高% 100 79.4 63.1 50.1 39.8 31.6 25.1 偏差0 2.6 1.9 2.9 3.2 2.4 1.9 超声实验报告 超声实验 学号： 姓名： 班级： 日期： 【摘要】 超声学是一门主要研究超声的产生方法和探测技术、超声在介质中的传播规律、超声与物质的相互作用，包括在微观尺度的相互作用以及超声的众多应用的学科。本实验利用超声在介质中的传播规律测量了超声探头的延迟时间、横波在不同介质中传播的折射角和纵、横波在不同介质中的传播速度，并利用测量得到的传播速度求出了不同介质的弹性模量和泊松比。最后利用超声测距的原理模拟了超声水下勘测，了解了超声在水下勘测和医疗中的作用。 【关键词】 超声，水下勘测，弹性模量 2 一、实验背景超声的研究和发展与媒质中超声的产生和接收的研究密切相关。 自1883年人类首次制成超声气哨，这一类机械型超声换能器在不断改进后至今仍广泛地应用于流体媒质的超声应用当中。 20世纪初，随着电子学的发展人们发现了一些晶体材料的压电效 应和磁致伸缩效应，1917年，法国人朗之万利用天然石英晶体制成了第一个夹心式超声换能器用来探查海底的潜艇。随着军事和国民经济各部门中超声应用的不断发展，又出现更大超声功率的磁致伸缩换能器，以及各种不同用途的电动型、电磁力型、静电型换能器等多种超声换能器。 随着材料科学的发展，机电耦合系数高、价格低廉、性能良好的压电陶瓷、人工压电单晶、压电半导体以及塑料压电薄膜等材料的出现使得产生和检测超声波的频率，由几十千赫提高到上千兆赫，波型也由单纯的纵波扩大为横波、扭转波、弯曲波、表面波等。超声学的一个发展方向便是不断的提高超声的频率，利用超高频超声声子来进行物质结构方面的等基础研究。 同时，近10年来随着计算机图像学的迅猛发展，超声由于其具有的对身体无创伤，机器技术门槛低，检查费用低廉等优势，超声诊断也随之发展起来，并被广泛地应用于工业机械探伤和医疗诊断方面。此外，超声洁牙器、超声洗碗机等产品也相继问世。超声技术已经越来越多地出现在我们生活的方方面面。 本实验通过学习用超声法来测量固体介质常用参数的方法，学习超声扫描成像技术的应用，来促进对超声波产生和发射的机理，以及声探头的结构及作用的了解，并通过读取超声信号的波形图锻炼读图分析的能力，激发学生在超声探测和成像应用及其信号处理方面的兴趣和思考。 二、实验原理本实验的主要器材是CSS-1超声波扫描成像仪。该 哈尔滨工程大学 实验报告 实验名称：超声波法检测混凝土实验 班级：212 学号：05 姓名：纪强 合作者：黄昊、张艳慧 成绩：____________________________ 指导教师：梁晓羽 实验室名称：工程测试与检测技术实验室 目录 一．试验目的 二．试验仪器和设备 三．原理及试验装置 四．试验步骤 五．试验数据记录表格 六．注意事项 七．试验结果分析 八．问题讨论 一.试验目的 检测混凝土裂缝宽度，检测裂缝尺寸从而确定混凝土结构安全性。对混凝土裂缝超声检测进行实验研究，对预先设置在混凝土试件中的裂缝进行超声检测，将得到的检测数据与相应的理论值进行对比分析，讨论裂缝超声检测中存在的问题，对裂缝的检测方法提出建议。 二.试验仪器和设备 GTJ—F800 混凝土裂缝综合检测仪器，8500~11000RMB。 三.原理及试验装置 混凝土裂缝宽度检测试验原理：通过摄像头拍摄裂缝图像并放大显示在显示屏上，然后对裂缝图像进行图像处理和识别，执行特定的算法程序自动判读出裂缝宽度，仪器采用新型高精度、高灵敏度的光电转换器件进行图像采集，利用DSP 系统实现图像分析与处理，通过特征提取与优化算法自动判读裂缝宽度，同时在液晶屏上实时显示裂缝图像和裂缝宽度的测试结果。 裂缝深度检测试验原理：超声波在不同介质中传播时，将发生反射、折射、绕射和衰减等现象,表现为接收换能器上接收的超声波信号的声时、振幅、波形和频率发生相应变化,对这些变化分析处理就可以判定结构内部裂缝的深度。图中, H为试件高度;h为构造裂缝度 ;L1为射换能器距构造裂缝的水平距离;L2 为接收换能器距构造裂缝的水平距离。 四.试验步骤 制作带裂缝混凝土试件：该试件长0·6m，宽0·5m，高0·4m，混凝土强度C25，采用石子粒径30mm左右，裂缝深度90~100mm，缝宽 0~10mm。 袂四川大学实验报告书 羁课程名称：实验名称：超声波探伤实验 专业：班号：姓名：学号： 蕿系别： 肅实验日期：2013年3月10日同组人姓名：教师评定成绩： 芃一、实验名称 蚃超声波探伤实验 莈二、实验目的 荿1.了解探伤仪的简单工作原理 蚄2.熟悉超声波探伤仪、探头和标准试块的功用 膁3.了解有关超声波探伤的国家标准 莁4.掌握超声波探伤的基本技能 葿三、主要实验仪器 肅CTS-22型超声波探伤仪试块探头直尺机油 袃四、实验原理 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 膀实验中广泛应用的是 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、扫描电路。发射电路被触发后产生高频脉冲作用于探头，通过探头的逆电压效应将电信号转换为声信号，发射超声波。超声波在遇到异质界面（缺陷或底面）反射回来呗探头吸收。通过探头的正电压效应将信号转换为电信号，并送至放大电路呗放大检波，然后加到荧光屏垂直偏转板上，形成重叠的缺陷波 F 和底波B。扫描电路被处罚后产生锯齿波，加到荧光屏水平偏转板上，形成一条扫描亮线，将缺陷波 F 和底波B按时间展开。其工作原理图如下图所示： 薈五、实验内容与步骤 蒆一．超生波探伤仪的使用、仪器性能的测定、仪器与直探头综合性能测定 莁实验要求： 1. 掌握仪器主要性能：水平线性、垂直线性和动态范围的测试方法； 罿 2. 掌握仪器和直探头主要综合性能：盲区、分辨力、灵敏度余量的测试方法。 蚈背景知识: 蚃1. 仪器的主要性能： 肃 A. 水平线性仪器荧光屏上时基线水平刻度值与实际声程成正比的程度。 蚈 B. 垂直线性仪器荧光屏上的波高与输入信号幅度成正比的程度。 螈 C. 动态范围指反射信号从垂直极限衰减到消失所需的衰减量。 肄 2. 仪器与探头的主要综合性能： 蒁 A. 盲区从探侧面到能发现缺陷的最小距离成为盲区，其内缺陷不能发现。 螁 B. 分辨力在荧光屏上区分距离不同的相邻两缺陷的能力。 袈 C. 灵敏度余量指仪器与探头组合后在一定范围内发现微小缺陷的能力。 蒅 D. 声束扩散角扩散角的大小取决于超声波的波长与探头晶片直径的大小。 声速的测量（超声） 一、实验目的： ①用共振干涉法求超声声速； ②用相位比较法求超声声速。 二、实验仪器： 超声声速测量仪、信号发生器、数字频率计、同轴电缆、示波器、游标卡尺、压电陶瓷超声换能器。 三、实验原理： ①声速的测量： 利用公式νλ,测量声波的频率ν和波长λ去求声速v。 ②声压驻波：已知两列频率、振幅和振动方向相同的平面简谐波，向相反的方向传播时，叠加的合成波就是驻波，在驻波场中质点振幅最大处为波腹，质点位移振幅近似为零处为波节，相邻波腹或波长的距离为半波长（λ/2）。 ③声波波长的测量：接收器S2输出的信息有两部分：1、驻波的信息，其振幅随S2的移动而变化，在共振时，S1、S2的距离为l：，，，此时振幅较大。2、类 似行波的信息，S1、S2用的相位差，也随着S2的移动而变化，每移动λ/2，相位差改变Π（即180°）。利用这两种信息均可测量声波波长λ。（1）共振干涉法；（2）相位比较法。 四、实验方法： ①用共振干涉法测声速： 示波器的X端用内部扫描，调内部扫描与S2的信息同步，示波器上显示的是S2的交流信号按时间展开的图形，移动S2示波器上图形有时很大，有时很小。在S2移动范围内，仔细测多个出现极大值时S2的位置l1、l2、……、l n，用逐差法求出λ，再求声速v。 ②用相位比较法测声速： 示波器的X端用内部扫描，调内部扫描与S2的信息同步，移动S2示波器上的图形会从椭圆变换到一条直线，再从直线变换到一个反方向的椭圆，往复变换。在S2移动范围内，仔细测多个出现直线时S2的位置l1、l2、……、l n，用逐差法求出λ，再求声速v。 ③记录实验室的实温t。 ④用当前实温和公式求出声速，与以上两种方法求出的声速进行比较， 分析。 五、数据处理： 温度：34℃频率：37500Hz 共振干涉法（单位：mm）： 218.98 213.58 209.20 204.56 199.62 194.92 190.64 185.72 180.62 176.52 相位比较法（单位：mm）： 174.60 169.60 164.80 160.68 155.90 151.22 146.28 141.58 136.68 131.70 共振干涉法： λ 无损混凝土检测技术实验报告 班级: 组号: 姓名: 指导教师: 2015年6月3日 目录 实验一、混凝土配制实验 (2) 实验二、回弹法检测混凝土的强度 (3) 实验三、超声法检测混凝土强度 (6) 实验四、综合法检测混凝土的强度 (9) 五、实验总结与分析 (11) 参考文献 (12) 学生实验守则 1.实验前必须预习有关实验指导书，了解实验内容、目的和方法， 并写出预习报告。否则，不得进行实验； 2.学生进入实验室，不得大声喧哗、打闹，应严格遵守实验室各项 制度； 3.实验室内各种仪器设备未经有关人员同意，不得任意动用； 4.使用仪器设备应严格遵守操作规程，发现异常现象立即停止使用， 并及时向指导教师报告。因违反操作规程（或未经允许使用）而造成设备损坏，按学校规定处理； 5.实验时应严肃认真，亲自动手，并及时记录和整理实验数据。实 验结束，应将实验结果交指导教师审阅； 6.实验完毕，应将仪器设备擦洗、整理，清扫地面，经指导教师同 意后，方可离开； 7.实验报告应及时完成，不得转抄他人结果，并按指定时间交给指 导教师批阅。 实验一、混凝土配制实验 实验条件：湿度51 %，温度25 ℃实验时间：2015 年 4 月 2 日 1. 实验目的: 制作强度为C45混凝土试块,为之后的强度检测实验做准备 2. 实验仪器: 搅拌机，磅秤，天平，台秤，拌板，拌铲，盛器等 3. 实验原材料： 1．配制 25 L混凝土材料用量: 水泥 9.92 kg 砂 13.60 kg 卵石 31.74 kg 水 4.25 kg 外加剂 g ( %) 水泥标号：42.5；石料最大粒径30㎜；砂表观密度2600㎏/ m3；石子表观密度2630㎏/m3； 2.普通混凝土配合比：水泥：砂：卵石：水=397:544:1270:170 3.砂率：30% 4.水胶比：W/B=aa×?b/(?cu,0＋aa×ab×?b)=0.43 4. 试验方法: 1．根据计算所得的配合比配置25L混凝土并拌合 2．将配制好的混凝土装模,在振动台上振实成型 3．将成型后试件编号并静置,一天后进行拆模将混凝土试块放入标准养护室中养护28d 电子信息系统综合设计报告 超声波测距仪 目录 摘要 (3) 第一章绪论 (3) 1.1 设计要求 (3) 1.2 理论基础 (3) 1.3 系统概述 (4) 第二章方案论证 (4) 2.1 系统控制模块 (5) 2.2距离测量模块 (5) 2.3 温度测量模块 (5) 2.4 实时显示模块 (5) 2.5 蜂鸣报警模块 (6) 第三章硬件电路设计 (6) 3.1 超声波收发电路 (6) 3.2 温度测量电路 (7) 3.3 显示电路 (8) 3.4 蜂鸣器报警电路 (9) 第四章软件设计 (10) 第五章调试过程中遇到的问题及解决 (11) 5.1 画PCB及制作 (11) 5.2 焊接问题及解决 (11) 5.3 软件调试 (11) 实验总结 (13) 附件 (14) 元器件清单 (14) HC-SR04超声波测距模块说明书 (15) 电路原理图 (17) PCB图 (17) 程序 (18) 摘要 该系统是一个以单片机技术为核心,实现实时测量并显示距离的超声波测距系统。系统主要由超声波收发模块、温度补偿电路、LED显示电路、CPU处理电路、蜂鸣器报警电路等5部分组成。系统测量距离的原理是先通过单片机发出40KHz 方波串，然后检测超声波接收端是否接收到遇到障碍物反射的回波，同时测温装置检测环境温度。单片机利用收到回波所用的时间和温度补偿得到的声速计算出距离，显示当前距离与温度，按照不同阈值进行蜂鸣报警。由于超声波检测具有迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制的特点，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因此在生产生活中得到广泛的应用，例如超声波探伤、液位测量、汽车倒车雷达等。 关键词：超声波测距温度测量单片机 LED数码管显示蜂鸣报警 第一章绪论 1.1设计要求 设计一个超声波测距仪，实现以下功能： (1)测量距离要求不低于2米； (2)测量精度±1cm； （3）超限蜂鸣器或语音报警。 1.2理论基础 一、超声波传感器基础知识 超声波传感器是利用晶体的压电效应和电致伸缩效应，将机械能与电能相互转换，并利用波的特性，实现对各种参量的测量。 超声波的传播速度与介质的密度和弹性特性有关，与环境条件也有关： 在气体中，超声波的传播速度与气体种类、压力及温度有关，在空气中传播速度为C=331.5+0.607t/0C (m/s) 式中，t为环境温度，单位为0C. 二、压电式超声波发生器原理 压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。它有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收器了。 三、超声波测距原理 由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在空气中传播的距离较远，因而超声波 2011—2012 学年第2 学期实验（实习）报告 课程名称：飞机结构防腐 授课班级：090146A 授课教师：郭巧荣 姓名：李一鲁 学号：090146111 实验一超声波检测法 一、实验目的 1、了解超声波检测法的基本原理、优点和应用局限性。 2、熟悉超声波检测设备的基本使用方法；熟悉使用垂直探头和斜探头探测试件内部缺陷的操作过程。 二、实验仪器设备（只需写明实验设备的重要组成部分，无需写具体型号） 数字式超声波探伤仪、被测试块和耦合剂 三、实验原理 所谓超声波检测法是利用超声波在被检材料中的响应关系来 检测孔蚀、裂纹等缺陷及厚度的一种检测方法。利用压电材料产生超声波，入射到被检材料中。超声波在异质界面上会发生反射、折射等现象，尤其是不能通过气体固体界面。如果金属中有气孔、裂纹、分层等缺陷（缺陷中有气体），超声波传播到金属与缺陷的界面处时，就会全部或部分反射。反射回来的超声波被探头接收，通过仪器内部的电路处理，在仪器的荧光屏上就会显示出不同高度和有一定间距的波形。可以根据波形的变化特征判断缺陷在工件中的深度、位置和形状。 四、实验步骤 1. 探头连接：将直探头、斜探头或其它类型探头与超声波探伤仪相连接。 2. 超声波探伤仪基本参数的设定：根据探伤构件的材料、外形尺寸及选用的探头类型，调节、设定超声波探伤仪的声速、声程等检测参数。 3. 仪器校准：利用标准校准试块，校准仪器，设定仪器零点。 4. 涂耦合剂：在探伤区域内涂抹耦合剂。 5. 进行探伤操作。 五、实验结果描述 纵波进行检测，工件无缺陷时，只显示始波T和底波B，当工件中有缺陷时，在始波和底波之间出现一个伤波；当工件中缺陷横截面积很大时，将无底波，声束被缺陷全反射。 用横波进行检测，工件无缺陷时，一般只显示始波T而不显示底波B，因为横波的穿透能力差，当有缺陷时，在始波后出现一个伤波。 六、回答思考题 1、简述超声波检测法的特点及适用性。 超声波检测法可用于金属、非金属、复合材料制件的损伤探测，既可以检测工件内部的缺陷，也可以检测工件表面的缺陷。可用来检测锻件、型材的裂纹、分层、夹杂，铸件中的气孔、裂纹、疏松等缺陷，焊缝中的裂纹、气孔、未焊透等缺陷，复合材料的分层、脱胶等缺陷，还可以测定工件的厚度。 采用超声波厚度仪从一侧测量构件的厚度，精确度可达到±1%。 可以用超声波厚度仪检测轻微的腐蚀，但不能检测中等或严重的腐蚀损伤。这是因为中等以上的腐蚀损伤，由于超声波的散射，不会得到构件厚度度数。但是，当清除腐蚀产物后，可以用它来测量去腐后的构件的厚度，并可以进一步确定腐蚀造成的材料的减少量。 2、说明纵波探测法根据什么确定缺陷的位置和大小。 设探测面到缺陷的距离为x,材料的厚度为t，从示波器始波T 到伤波F的长度为Lf,从始波到底波的长度为Lb，可得x=(LF/LB)t。由此，可求出缺陷的位置。另外伤波高度随缺陷或损伤增大而增高，所以可由伤波高度估计缺陷或损伤的大小。当缺陷或损伤很大时，可以移动探头，按显示缺陷或损伤的范围求出缺陷或损伤的延伸尺寸。 3、分析超声波探测法中使用斜探头产生横波的特点，说明为 大学物理仿真实验实验报告 试验日期： 实验者： 班级： 学号： 超声波测声速 一实验原理 由波动理论可知，波速与波长、频率有如下关系：v = f λ，只要知道频率和波长就可以求出波速。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。声波的波长用驻波法（共振干涉法）和行波法（相位比较法）测量。下图是超声波测声速实验装置图。 驻波法测波长 由声源发出的平面波经前方的平面反射后，入射波与发射波叠加，它们波动方程分 别是： 叠加后合成波为： 的各点振幅最大，称为波腹，对应的位置： ( n =0,1,2,3……) 的各点振幅最小，称为波节，对应的位置： ( n =0,1,2,3……) 二实验仪器 1）声速的测量实验仪器 包括超声声速测定仪、函数信号发生器和示波器 2）超声声速测定仪 主要部件是两个压电陶瓷换能器和一个游标卡尺。 3）函数信号发生器 提供一定频率的信号，使之等于系统的谐振频率。 4）示波器 示波器的x, y轴输入各接一个换能器，改变两个换能器之间的距离会影响示波器上的图形。并由此可测得当前频率下声波的波长，结合频率，可以求得空气中的声速。 三实验内容 1．调整仪器使系统处于最佳工作状态。 2．用驻波法（共振干涉法）测波长和声速。 3．用相位比较法测波长和声速。 *注意事项 1．确保换能器S1和S2端面的平行。 2．信号发生器输出信号频率与压电换能器谐振频率f 0保持一致。 三 数据记录与处理 1． 基础数据记录 谐振频率=33.5kHz 2． 驻波法测量声速 λ的平均值：==∑=1 6i i λλ 1.0585（cm ） λ的不确定度： ) 1()(6 1 2 --= ∑=i i S i i λλ λ＝0.002（cm ） 因为，λi = (1i+6-1i ) /3，Δ仪=0.02mm 所以，＝仪?= 3 32λu 0.000544（cm ） =+=22λ λλσu S 0.021（mm ） 计算声速： 50.354==λυf （m/s ） 计算不确定度： (m/s) 3)()((kHz) 2.03 %122=+==?= f f f f λσσσσλυ 实验结果表示：υ=（354±3）m/s ，=0.8% 3． 相位比较法测量声速 近代物理实验实验报告 超声实验 何昊东工物50 指导老师：王合英2017-3-9 【摘要】: 超声学是一门主要研究超声的产生方法和探测技术、超声在介质中的传播规律、 超声与物质的相互作用，包括在微观尺度的相互作用以及超声的众多应用的学科。本实验利用超声在介质中的传播规律测量了超声探头的延迟时间、横波在不同介质中传播的折射角和纵、横波在不同介质中的传播速度，并利用测量得到的传播速度求出了不同介质的弹性模量和泊松比。最后利用超声测距的原理模拟了超声水下勘测，了解了超声在水下勘测和医疗中的作用。 关键词: 超声水下勘测弹性模量 一、引言 超声的研究和发展与媒质中超声的产生和接收的研究密切相关。 自1883年人类首次制成超声气哨，这一类机械型超声换能器在不断改进后至今仍广泛地应用于流体媒质的超声应用当中。 20世纪初，随着电子学的发展人们发现了一些晶体材料的压电效应和磁致伸缩效应，1917年，法国人朗之万利用天然石英晶体制成了第一个夹心式超声换能器用来探查海底的潜艇。随着军事和国民经济各部门中超声应用的不断发展，又出现更大超声功率的磁致伸缩换能器，以及各种不同用途的电动型、电磁力型、静电型换能器等多种超声换能器。 随着材料科学的发展，机电耦合系数高、价格低廉、性能良好的压电陶瓷、人工压电单晶、压电半导体以及塑料压电薄膜等材料的出现使得产生和检测超声波的频率，由几十千赫提高到上千兆赫，波型也由单纯的纵波扩大为横波、扭转波、弯曲波、表面波等。超声学的一个发展方向便是不断的提高超声的频率，利用超高频超声声子来进行物质结构方面的等基础研究。 同时，近10年来随着计算机图像学的迅猛发展，超声由于其具有的对身体无创伤，机器技术门槛低，检查费用低廉等优势，超声诊断也随之发展起来，并被广泛地应用于工业机械探伤和医疗诊断方面。此外，超声洁牙器、超声洗碗机等产品也相继问世。超声技术已经 目录 1、课题设计的目的和意义 (3) 2、课题要求 (3) 2.1、基本功能要求 (3) 2.2、提高要求 (4) 3、重要器件功能介绍 (4) 3.1、CX20106A红外线发射接收专用芯片 (4) 3.2、AT89C51系列单片机的功能特点 (5) 3.3、ISD1700优质语音录放电路 (6) 4、超声波测距原理 (8) 4．1、超声波测距原理图 (8) 4.2、超声波测距的基本原理 (9) 5、硬件系统设计 (10) 5.1、超声波发射单元 (10) 5.2、超声波接收单元 (11) 5.3、显示单元 (11) 5.4、语音单元 (12) 5.5、硬件设计中遇到的难题： (12) 6、系统软件设计 (14) 7、调试与分析 (15) 7.1调试 (15) 7.2误差分析 (15) 8、总结 (16) 9、附件 (17) 9.1、总电路 (17) 9.2、主要程序 (18) 10、参考文献 (22) 1课题设计的目的及意义 随着科学技术的快速发展，超声波在测距仪中的应用越来越广，但就目前技术水平而言，人们可以利用的测距技术还十分有限，因此，这是一个正在蓬勃发展而又有无限前景的技术及产业领域。展望未来，超声波测距作为一种新型的非常重要有用的工具在各方面都有很大的发展空间，它将朝着更加高定位高精度的方向发展，以满足日益发展的社会需求。如声纳的发展趋势：研究具体的高定位精度的被动测距声纳，以满足军事和渔业等的发展需求，实现远程的被动探测和识别。毋庸置疑，未来的超声波测距仪将与自动化智能化接轨，与其他的测距仪集成和融合，形成多测距仪。 超声波测距在某些场合有着显著的优点，因为这种方法是利用计算超声波在被测物体和超声波探头之间的传输来测量距离的，因此它是一种非接触式的测量，所以他就能够在某些场合或环境比较恶劣的环境下使用。比如测有毒或者有腐蚀性化学物质的液面高度或者高速公路上快速行驶汽车之间的距离。 随着测距仪的技术进步，测距仪将从具有单纯判断功能发展到具有学习功能，最注重发展到具有创造力。在新的时代，测距仪将发挥更大的作用。 2课题要求 以单片机AT89C51为中心控制单元，配以超声波发射、接收装置，实现超声波发射及接收其遇到障碍物发生反射形成的回波信号，并根据超声波在介质中的传播速度及超声波从发射到接收到回波的时间，计算出发射点距障碍物的距离，设计出一套基于单片机的脉冲反射式超声波测距系统，利用单片机进行操作控制，用数码管作输出显示，设计发射、接收、检测、显示硬件电路和测距系统软件。 大学物理实验超声波速测量实验报告 一实验目的 1.了解超声波的物理特性及其产生机制； 2.学会用相位法测超声波声速并学会用逐差法处理数据； 3.测量超声波在介质中的吸收系数及反射面的反射系数； 4.并运用超声波检测声场分布。 5.学习超声波产生和接收原理， 6.学习用相位法和共振干涉法测量声音在空气中传播速度，并与公认值进行比较。 7.观察和测量声波的双缝干涉和单缝衍射 二实验条件 HLD-SV-II型声速测量综合实验仪，示波器，信号发生仪 三实验原理 1、超声波的有关物理知识 声波是一种在气体。液体、固体中传播的弹性波。声波按频率的高低分为次声波（f＜20Hz）、声波（20Hz≤f≤20kHz）、超声波（f>20kHz）和特超声波（f≥10MHz），如下图。 声波频谱分布图 振荡源在介质中可产生如下形式的震荡波： 横波：质点振动方向和传播方向垂直的波，它只能在固体中传播。 纵波：质点振动方向和传播方向一致的波，它能在固体、液体、气体中的传播。 表面波：当材料介质受到交变应力作用时，产生沿介质表面传播的波，介质表面的质点做椭圆的振动，因此表面波只能在固体中传播且随深度的增加衰减很快。 板波：在板厚与波长相当的弹性薄板中传播的波，可分为SH波与兰姆波。 超声波由于其波长短、频率高，故它有其独特的特点：绕射现象小，方向性好，能定向传播；能量较高，穿透力强，在传播过程中衰减很小，在水中可以比在空气或固体中以更高的频率传的更远，而且在液体里的衰减和吸收是比较低的；能在异质界面产生反射、折射和波形转换。 2、理想气体中的声速值 声波在理想气体中的传播可认为是绝热过程，因此传播速度可表示为 μrRT =V (1) 式中R 为气体普适常量(R=)，γ是气体的绝热指数(气体比定压热容与比定容热容之比)，μ为分子量，T 为气体的热力学温度，若以摄氏温度t 计算，则：t T T +=0 K T 15.2730= 代入式(1)得， 00001V 1)(V T t T t T rR t T rR ++?+=＝＝μμ (2) 对于空气介质，0℃时的声速0V = m s 。若同时考虑到空气中的蒸汽的影响，校准后 声速公式为： s m p p T t w /)319.01)(1(45.331V 0++= (3) 式中w p 为蒸汽的分压强，p 为大气压强。 3、共振干涉法 设有一从发射源发出的一定频率的平面声波，经过空气传播，到达接收器，如果接收面与发射面严格平行，入射波即在接收面上垂直反射，入射波与反射波相干涉形成驻波，反射面处为位移的波节。改变接收器与发射源之间的距离l ，在一系列特定的距离上，媒质中出现稳定的驻波共振现象。此时，l 等于半波长的整数倍，驻波的幅度达到极大；同时，在接收面上的声压波腹也相应地达到极大值。不难看出，在移动接收器的过程中，相邻两次达到共振所对应的接收面之间的距离即为半波长。因此，若保持频率 v 不变，通过测量相邻两次接收信号达到极大值时接收面之间的距离(2/λ)，就可以用λv =V 计算声速。 声压变化与接收器位置的关系： 无损检测实验报告 一、实验目的 1.通过实验了解六种无损检测（超声检测、射线检测、涡流检测、磁粉检测、 渗透检测、声发射检测）的基本原理。 2.掌握六种无损检测的方法，仪器及其功能和使用方法。 3.了解六种无损检测的使用范围，使用规范和注意事项。 二、实验原理 （一）超声检测（UT） 1. 基本原理 超声波与被检工件相互作用，根据超声波的反射、透射和散射的行为，对被检工件经行缺陷测量和力学性能变化进行检测和表征，进而进行安全评价的一种无损检测技术。 金属中有气孔、裂纹、分层等缺陷（缺陷中有气体）或夹杂，超声波传播到金属与缺陷的界面处时，就会全部或部分反射。超声波探伤仪的种类繁多，但在实际的探伤过程，脉冲反射式超声波探伤仪应用的最为广泛。一般在均匀的材料中，缺陷的存在将造成材料的不连续，这种不连续往往又造成声阻抗的不一致，由反射定理我们知道，超声波在两种不同声阻抗的介质的交界面上将会发生反射，反射回来的能量的大小与交界面两边介质声阻抗的差异和交界面的取向、大小有关。脉冲反射式超声波探伤仪就是根据这个原理设计的。目前便携式的脉冲反射式超声波探伤仪大部分是A 扫描方式的，所谓A 扫描显示方式即显示器的横坐标是超声波在被检测材料中的传播时间或者传播距离，纵坐标是超声波反射波的幅值。譬如，在一个钢工件中存在一个缺陷，由于这个缺陷的存在，造成了缺陷和钢材料之间形成了一个不同介质之间的交界面，交界面之间的声阻抗不同，当发射的超声波遇到这个界面之后，就会发生反射，反射回来的能量又被探头接受到，在显示屏幕中横坐标的一定的位置就会显示出来一个反射波的波形，横坐标的这个位置就是缺陷在被检测材料中的深度。这个反射波的高度和形状因不同的缺陷而不同，反映了缺陷的性质。 2. 仪器结构 a）仪器主要组成 探头、压电片和耦合剂。 其中，探头分为直探头、斜探头。压电片受到电信号激励便可产生振动发射超声波，当超声波作用在压电片上时，晶片受迫振动引起的形变可转换成相应的电信号，从而接受超声波。耦合剂是为了使超声波更有效的传入工件，在探头与工件表面之间施加的一层透生介质为耦合剂，作用在于排除探头与工件之间的空气。 b）主要旋钮 F1-F6 菜单键，不同状态下有不同功能。 0ABC\4MNO 调节键，调节参数值的大小。 设置及检测键。 快捷键。dB 增益，2GHI 闸门，范围，移位。 电源键。 射线的种类很多，其中易于穿透物质的有X射线、丫射线、中子射线三种。这三 种射线都被用于无损检测，其中X射线和丫射线广泛用于锅炉压力容器焊缝和其他工业 实验四、A 类 超 声 实 验 一、实验目的： ⒈超声波产生和发射机理。 ⒉用A 类超声实验仪测量水中声速、水层厚度。 ⒊用A 类超声实验仪测量固体厚度及超声无损探伤。 二、实验装置与材料 A 类超声实验仪主机(FD-UDE-A 型)、数字示波器（DS5022ME ）、有机玻璃水箱、金属反射板、探头、游标卡尺、样品架（可放12个样品：铝、铁、铜、有机玻璃、冕玻璃和带缺陷的铝柱）。 三、实验原理 ⒈超声波的产生与接收 产生超声波的方法有很多种，应用最普遍的是压电法。压电法采用压电式换能器（探头），它是应用某些晶体的压电效应制成的。所谓（正）压电效应是指压 电晶片相对的两个表面受到压力 或拉力其厚度发生变化时，晶片 两表面上出现等量异号电荷的现 象。在一定范围内，受力越大产 生的电荷越多，当晶片受到变化 的压力和拉力交替作用时，晶片 两表面之间产生同样规律的电压 变化；反之当晶体两表面之间加 上交变的电压时，晶体的厚度将视电场的方向而变化，这种现象称为逆压电效应。当对压电晶片施加频率大于20KHZ 的交变电压（由高频振荡器产生），那么在交变电场的作用下，压电晶片将发生同频率的压缩和拉伸形变，即产生超声振动，该振动在弹性媒质中传播产生超声波。超声波就是频率高于20KHZ 并不引起声感的弹性波。其主要特性：频率高、波长短、方向性强，并与其他波动一样。 ⒉超声波的反射 当超声波从一种介质进入另一种介质时，在介质的交界面上也发生反射现象。反射波的强度I r 与入射波的强度I j 之比，决定于两种煤质的阻抗差： 2 2121?? ? ??+-=E E E E Ij Ir …………………(1) 式中E1=ρ1C1, E2 =ρ2C2 分别表示第一媒质和第二媒质的声阻抗（ρ1、ρ2和C1、C2 表示两种不同媒质的密度和超声波在两种介质中的传播速度）。 根据(1)式可知，两种媒质的阻抗差愈大，超声波在其分界面上的反射就愈强烈。 ⒊超声波测厚度及声速 ---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 超声检测实验（精） 《超声检测学》实验指导书（机电学院测控技术及仪器专业使用）（机电学院测控技术及仪器专业使用）彭光俊赵志编武汉理工大学教材中心 2003 年 6 月第一部分第一部分 A 型脉冲反射式超声探伤型脉冲反射式超声探伤系统工作性能测试系统工作性能测试实验一水平线性的测定一、实验目的一、实验目的学会使用超声波探伤仪，熟练掌握超声探伤系统水平线性的测试方法。 二、概要二、概要水平线性即超声探伤仪对距离不同的反射体所产生的一系列回波的显示距离与反射体距离之间能够按比例方式显示的能力。 A 型显示超声探伤仪示波管内的电子束受与时间成线性关系的扫描电压作用，而在水平方向扫描形成时间基线。 由于反射体的回波位置是在有线性刻度的时间基线标尺上读出的，因此，水平扫描线（时间基线）的非线性会引起定位误差。 本测试就是为了检查超声探伤系统的时基线性。 三、实验用品三、实验用品仪器： CTS-22 型超声波探伤仪 1 台探头： 2.5P 20-D 型直探头，2.5P 1313 K1.5-D 型斜探头各 1 个电缆： 1 / 19 QQ9-2 电缆线（带接头） 1 条试块： CSK-ⅠA型试块 1 块耦合剂： 机油 1 杯工具： 小螺丝刀 1 把四、实验内容及步骤四、实验内容及步骤（一）采用直探头测 定水平线性 1．将探伤仪的[抑制]置于0 ，其它调整取适当值。 2．将直探头压在 CSK-ⅠA 型试块的 A 位置，中间加适当的 耦合剂，以保持稳定的声耦合，如图1-1 所示。 3．调节[深度范围]、[深度微调] 和[脉冲移位]旋钮，使屏幕上显示出图 1-1 第 6 次底波。 4．调节[粗调衰减]、[细调衰减]和[增益]旋钮，当底波B1 和B6的幅度分别为50%满刻度时，将它们的前沿分别对准刻度 0 和 100（设水平全刻度为 100 格）。 B1和 B6的前沿位置在调整中如果相互影响，则应反复进行调整。 5．再依次分别地将底波动 B2、B3、B4、B5调到 50%满刻度， 并分别读出底波 B2、B3、B4、B5的前沿与刻度 20、40、60、80 的 偏差 2、3、4、5（以格数计），如图 1-2 所示，将数据填入表 1-1。 表 1-1 水平线性测试记录底面回 实验名称:超声实验 摘要：本实验通过使用一台数字智能化的“超声波分析测试仪”，利用超声波的特性测量其纵波和横波在钢和铝中的波速，进而计算固体介质常用参数，并利用利用超声扫描成像进行水下模拟观测。 一、实验目的 １．了解超声波产生和发射的机理； ２．了解超声探头的结构及作用； ３．学习用超声法来测量固体介质常用参数的方法； ４．学习超声扫描成像技术的应用。 二、实验原理 1.超声波的发射和接收 超声波换能器是使其他形式的能量转换成超声能量（称发射换能器）或使超声能量转换成其他易于检测的能量（称接收换能器），其中应用最多的是声电、电声换能器：当一个电脉冲作用到探头上时，探头就发射超声脉冲，反之，当一个超声脉冲作用到探头上时，探头就产生一个电脉冲。有了探头，再配上电信号的产生和接收等装置，就构成了整套超声波检测系统。 产生超声波的方法有很多种，如热学法、力学法、静电法、电磁法、磁致伸缩法、激光法以及压电法等等，但应用得最普遍的方法是压电法。 1). 压电效应 某些介电体在机械压力的作用下会发生形变，使得介电体内正负电荷中心相对位移以致介电体两端表面出现符号相反的束缚电荷，其电荷密度与压力成正比，这种由“压力”产生“电”的现象称为正压电效应，如1（a ）所示。 (a) (b) 图1 压电效应示意图 (a)正压电效应 (b)逆压电效应 反之，如果将具有压电效应的介电体置于外电场中，电场会使介质内部正负电荷中心位移，从而导致介电体产生形变，这种由“电”产生“机械形变”的现象称为逆压电效应，如图1（b ）所示。逆压电效应只产生于介电体，形变与外电场呈线性关系，且随外电场反向而改变符号。 如果对具有压电效应的材料施加交变电压，那么它在交变电场的作用下将发生交替的压缩和拉伸形变，由此而产生了振动，并且振动的频率与所施加的交变电压的频率相同，若所施加的电频率在超声波频率范围内，则所产生的振动是超声频的振动，即超声波的产生。我们把这种振动耦合到弹性介质中去，那么在弹性介质中传播的波即为超声波，这利用的是逆 实验三超声波探伤仪探头标定实验指导书 1、实验目的 1、熟练掌握数字探伤仪的使用方法； 2、掌握超声波探伤仪探头校准方法 3、理解探头K值、探测灵敏度的含义。 2、预习内容 1、熟悉探伤仪使用说明书 2、了解实验设备 3、深刻理解实验内容和方法。 3、实验内容 完成探头如下标定内容：校距离、校K值、制作距离波幅曲线、确定检测范围、确定探伤灵敏度。 4、注意事项 探头K值应为2（探头规格2.5P 1313 K2），由于要执行GB4730-93标准,根据此标准可知,校准用的标准试块为CSK-ⅠA,对比试块为CSK- ⅢA,当工件厚度为20mm时,则判废线为 16+5dB,定量线为 16-3dB,评定线为 16-9dB,此三条线的 16是指CSK-ⅢA试块上的人工缺陷(短横孔),三条线分别加减多少dB是以 16短横孔为基准。 5、 实验条件 1、 PXUT-320C超声波探伤仪 2、 CSK-IA、CSK-IIIA试块 3、 2.5PX13 K2探头 六、实验方法 1、校距离（或称距离校准）： 准备好CSK-ΙA型试块和2.5P 1313K2探头,在仪器待命状态下，光标在A扫前闪动，按↑、↓键，推滚出“校准”功能, 光标在扫查前闪动，按键进入扫查，按 键，功能窗显示 ，按→键，使显示刻度变成1:1，按 键，功能窗显示 ，按←键，将100mm左、右刻度移到观察范围内。按两次 键，功能窗显示 ,按→键将闸门拉宽到适当宽度，再按 键，功能窗显示 ，按←、→键将闸门移动套住100mm左、右的适当范围,见图1. 图1 参考图2,移动探头,寻找R100圆弧的反射回波,按“峰值搜索”键，寻找最大反射回波，当找到最大反射回波后，坐标下方显示 S=×××mm，及××%，此时，S的值应大于100，大于的数既是超声波在探头楔块中走过的距离，这个数对我们计算被检工件中的近场长度是 班 级__wl.10.b2___ 组 别_____________ 姓 名___陈婵___ _ 学 号 1100600050 日 期_2012.10.12__ 指导教师__贺老师 【实验题目】 超声探伤 【实验目的】 1.了解超声探伤的物理基础,学习超声探伤的一些基本方法; 2. 测量钢块厚度以及钢件中缺陷当量; 3. 测定超声在钢介质和非钢介质中的速度. 【实验仪器】 标准探头;测量探头,超声探伤仪,钢块,有机玻璃 【实验原理】 1·缺陷定位: 用探头直接接触工件,超声探伤仪输出的高频电脉冲,通过探头转换,变成等时间间隔的向工件发射的超声脉冲.在同步电路的控制下将x 轴的时间扫描转换为x 轴的线性扫描。Y 轴的偏转由探头上的脉冲电压或检波后的电压决定。超声波碰到缺陷反射回的波形被探头接收，由压电换能器转换而在屏上显示出缺陷波F 。缺陷波及底波到达探头的时间小于一个周期可以使下一次扫描时的图形与上一次完全一样，可以显示出稳定的波形。 2.缺陷当量： 在入射超声波辐射下，由波的衍射可知缺陷变成了一个新的波源，缺陷波向探头方向传播，其近场长度为2f f R N l = ，声压比为: 2////f b f b f b P R Z rp l =。缺陷波 与底波分贝数为 ) 2lg( 202 2 f f b Z R Z V λπ=，又因为20lg 20lg 20lg f f b b H V H H H ==-。 在实验中，可以通过调节衰减旋钮使底波衰减到虚线处，同时使缺陷波增至同一条曲线，V 的数值即为两次衰减旋钮读数之差。从而可以导出缺陷当量f R 。 3.超声波在非钢介质和钢介质中的传播速度： 2s Z c t t == V 1. 拟合出直线为94059.02 14979.0+?=t X 。 所以水中声速应该为0.14979 cm/μs ，即1497.9m/s ，与理论值1464m/s 误差为2.3%<3%。 2.实验中使用铝合金样品 当样品长度为25.05mm 时，三次测得的△t 均为8μs ，则△t/2=4μs 。传播速度应为25.05/8=6.2625mm/μs ，即626.5m/s 。 当样品长度为50.02mm 时，三次测得的△t 均为16μs ，则△t/2=8μs 。传播速度应为50.02/8=6.2525mm/μs ，即625.5m/s 。 由此，声波在样品中的传播速度为(626.5+625.5)/2 m/s=625 m/s 。 3.选择较短的铝合金圆柱样品（d1=25.05mm ）作为腹壁，较长的铝合金圆柱样品（d2=50.02mm ）作为脏器壁。 第一反射面t1=1.88μs ，第二反射面t2=3.20μs ， 第三反射面t3=4.00μs ，第四反射面t4=13.88μs ， 声波在铝合金中的传播速度为6250m/s ，在水中的传播速度为1464m/s ， d1=1464*(3.20-1.88)/1000000=1.932mm d2=6250*(4.00-3.20)/1000000=5.000mm d3=1464*(13.88-4.00)/1000000=14.464mm 4.测量超声仪器对于铝合金材料的分辨力： d2=39mm ，d1=30mm ，△d=39-30mm=9mm ，b=3.63μs ，a=11μs ， 33.0=a b 所以分辨力为mm mm mm a b d F 97.233.09=?=??= 声速的测定实验报告 1、实验目的 （1）学会用驻波法和相位法测量声波在空气中传播速度。 （2）进一步掌握示波器、低频信号发生器的使用方法。 （3）学会用逐差法处理数据。 2、实验仪器 超声声速测定仪、低频信号发生器DF1027B 、示波器ST16B 。 3、实验原理 3．1 实验原理 声速V 、频率f 和波长λ之间的关系式为λf V =。如果能用实验方法测量声波的频率f 和波长λ，即可求得声速V 。常用的测量声速的方法有以下两种。 3．2 实验方法 3．2．1 驻波共振法（简称驻波法） S 1发出的超声波和S 2反射的超声波在它们之间的区域内相干涉而形成驻波。当波源的 频率和驻波系统的固有频率相等时，此驻波的振幅才达到最大值，此时的频率为共振频率。 驻波系统的固有频率不仅与系统的固有性质有关，还取决于边界条件，在声速实验中， S 1、S 2即为两边界，且必定是波节，其间可以有任意个波节，所以驻波的共振条件为： 3,2,1,2 ==n n L λ （1） 即当S 1和S 2之间的距离L 等于声波半波长的整数倍时，驻波系统处于共振状态，驻波振幅最大。在示波器上得到的信号幅度最大。当L 不满足（1）式时，驻波系统偏离共振状态，驻波振幅随之减小。 移动S 2，可以连续地改变L 的大小。由式（1）可知，任意两个相邻共振状态之间，即 S 2所移过的距离为： () 22 2 11λ λ λ = ? -+=-=?+n n L L L n n （2） 可见，示波器上信号幅度每一次周期性变化，相当于L 改变了2λ。此距离2λ 可由超声声速测定仪上的游标卡尺测得，频率可由低频信号发生器上的频率计读得，根据f V ?=λ，就 可求出声速。 3．2．2 两个相互垂直谐振动的合成法（简称相位法） 在示波器荧光屏上就出现两个相互垂直的同频率的谐振动的合成图形——称为李沙如图形。其轨迹方程为： ()()φφφφ122122122 122-=-- ???? ??+???? ??Sin Cos A A XY A Y A X （5） 在一般情况下，此李沙如图形为椭圆。当相位差 12=-=?φφφ时，由（5）式，得 x A A y 12=，即轨迹为一条处在于第一和第三象限的直线[参见图16—2(a)]。超声实验报告
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