超声波原理应用专题实验报告及论文
超声波的原理及应用实验

超声波的原理及应用实验1. 超声波的概述超声波是指频率超过人类听觉范围(20kHz)的声波。
超声波利用高频的机械振动,在介质中传播,并通过回波信号的接收来进行探测和测量。
超声波具有穿透力强、方向性好、无损检测等特点,在各个领域有着广泛的应用。
2. 超声波的原理超声波是通过声源的振动产生,声波振动传递给介质分子,分子间距和振动频率相当,产生相互作用力。
超声波可以通过压电效应产生。
压电材料是一种特殊的材料,可以在外力作用下产生电荷,并且在电压作用下变形。
当压电材料收到外力振动时,材料内部的分子也会跟着振动。
由于超声波的频率特别高,所以压电材料内部的分子能够形成机械振动。
超声波在介质中的传播速度与介质的密度和弹性有关。
通常情况下,超声波通过气体的传播速度最低,而通过固体最高。
3. 超声波的应用3.1 超声波测距超声波测距利用超声波传输的时间来测量物体与传感器之间的距离。
当超声波传感器发出超声波,当超声波遇到物体的表面时,一部分的声波会被物体反射回传感器。
通过测量从发射到接收的时间,利用声波在介质中传播速度已知的情况下,可以计算出物体和传感器之间的距离。
3.2 超声波成像超声波成像是利用超声波在不同介质中传播速度不同的原理进行的。
通过发射超声波,超声波进入人体组织中,当遇到不同组织(如肌肉、骨骼、血管等)的边界时,一部分的超声波会被组织反射回来。
通过接收和处理反射回来的波形信号,可以形成图像,用于医学诊断、妇科检查等领域。
3.3 超声波清洗超声波清洗是利用超声波在液体中形成的微小气泡破裂的原理进行的。
当超声波通过液体时,会在液体中形成大量的微小气泡。
这些气泡在声波的作用下不断形成和破裂,产生冲击和涡旋,从而起到清洗的效果。
超声波清洗广泛应用于金属零件清洗、眼镜清洗等领域。
3.4 超声波检测超声波检测是利用超声波在介质中传播特点进行的。
通过超声波的发送和接收,可以检测到材料中的缺陷、裂纹、气泡等。
超声波检测可以进行无损检测,不需要破坏材料表面,应用于航空航天、建筑工程、医疗器械等领域。
超声波原理的应用论文

超声波原理的应用论文摘要本篇论文将详细讨论超声波原理及其在不同领域中的应用。
超声波作为一种广泛使用的无损检测技术,已经在医学、工业、环境等领域中发挥着重要作用。
本文将介绍超声波的基本原理及其传播特性,并探讨其在医疗诊断、材料检测、工业制造等领域中的应用。
通过深入研究超声波的原理和应用,希望能够提高对超声波技术的认识和理解。
1. 引言超声波是一种频率高于人类听觉范围的声波,通常指发生频率超过20kHz的机械波。
超声波具有穿透力强、方向性好、无辐射、易于操作等优点,因此在各个领域中得到了广泛应用。
本文将以医学、工业和环境三个方面为例,介绍超声波原理在不同领域中的应用。
2. 超声波原理超声波是通过振动源产生的机械波,传递方式是通过材料中的分子传导能量。
其基本原理是利用特定频率的超声波在介质中的传播和反射,从而实现对材料内部结构以及介质性质的检测。
超声波的频率范围通常在20kHz至1GHz之间。
3. 超声波在医学中的应用超声波在医学领域中的应用非常广泛。
常见的应用包括超声波成像、超声波治疗和超声波可视化。
超声波成像是通过超声波的传播和反射,产生影像用于诊断疾病。
超声波治疗则是利用超声波的声压和能量使组织变化,用于溶解血栓、癌症治疗等。
超声波可视化是通过超声波的频率使血流形成一种可视化的效果,帮助医生观察血流速度、方向和质量。
在医学领域中,超声波的应用非常重要。
它可以帮助医生进行准确的诊断,并且具有非侵入性的特点,对患者没有任何副作用。
因此,超声波成像在儿科、妇科、心血管等方面得到了广泛应用。
4. 超声波在工业中的应用超声波在工业领域中也具有重要的应用价值。
常见的应用包括材料检测、无损检测和焊接等。
超声波可以通过材料的表面或内部进行检测,帮助工程师发现潜在的缺陷或损伤。
超声波无损检测能够检测金属材料中的裂纹、气孔、异物等缺陷,以保证产品质量。
此外,超声波焊接可以通过振动产生热量,实现材料的连接,适用于多种材料。
超声波专题实验小论文

超声波专题实验论文报告摘要:讨论了超声波专题实验各个环节的具体过程,总结了做本专题实验的经验和一些参考资料的内容并对相关技术的实际应用前景进行了总结和展望,希望对以后做这个实验的同学能够有所帮助。
关键词:超声波实验总结论述应用拓展一、背景超声波是频率在2×104Hz以上的声波。
超声广泛存在于自然界和日常生活中,如老鼠、海豚的叫声中含有超声成分,蝙蝠利用超声导航和觅食,金属片撞击和小孔漏气也能发出超声。
人们研究超声始于1830年,F•Savart曾用一个多齿轮第一次人工产生了频率为24000Hz 的超声;1912年Titanic客轮事件后,科学家提出利用超声探测冰山;1916年第一次世界大战期间,P•Langevin领导的研究小组开展了水下潜艇超声侦查的研究,为声纳技术奠定了基础;1927年,R•V•Wood和A•E•Loomis发表超声能量作用实验报告,奠定了功率超声的基础;1929年,俄国学者Sokolov提出利用超声波良好的穿透性来检测不透明体内部缺陷,以后美国科学家Firestone使超声波无损检测成为一种实用技术。
超声波测试把超声波作为一种信息载体,它已在海洋探查与开发、无损检测与评价、医学诊断等领域发挥着不可替代的作用。
例如,在海洋应用中,超声波可以用来探测鱼群和冰山,可以用于潜艇导航或传送信息、地形地貌测绘和地质勘探等。
在检测中,利用超声波检测固体材料内部的缺陷、材料尺寸测量、物理参数测量等。
在医学中,可以利用超声波进行人体内部组织器官的扫描(B超诊断)和血流速度的测量(彩超诊断)等。
二、理论与实验方法1、进行试验的理论知识储备:本专题实验内容涉及“大学物理”课程中振动与波动的相关内容,重点为波反射、折射、干涉和衍射的特点,以及超声波与电磁波或光波的异同。
超声波的种类与特点:由超声波的定义可知,超声波是一种声波,所以它具有波的性质,即反射和折射。
波分为横波和纵波,超声波也不例外,所以超声波又分为纵波、横波,除此之外还有表面波。
最新专题实验超声波测试原理及应用

专题实验
二、实验内容及要求
1.测量直探头的延迟
利用CSK-IB试块60毫米的厚度进行测量。多次测量,求平均值。
建议:测 6次。
2.测量脉冲超声波频率和波长。
利用CSK-IB试块40毫米厚度的1次回波进行测量。测量一个脉冲波4个振
动周期的时间t,求其频率 f 建议:测 6次。
4 t
和波长
专题实验超声波测试原理 及应用
专题实验
实验Z1.1 超声波的产生与传播
一、实验原理
1、压电效应 某些固体物质,在压力(或拉力)的作用下产生形变,从而使物质本
身极化,在物体相对的表面出现正、负束缚电荷,这一效应称为压电效应。
其物理机理如图1-1所示。通常具有压电效应的物质同时也具有逆压电效 应,即当对施加电压后会发生变形。超声波探头利用逆压电效应产生超声 波,而利用压电效应接收超声波。
,
C
为介质中纵波声速,C
L
s
为介质中横波声速,
为
介质的密度。
专题实验
二、实验内容及要求
1、利用R1,R2测量斜探头的延迟。
2、利用直探头,分别采用直接法和相对法测量试块的纵波声速。
直接法
Cl
2L Hale Waihona Puke 1 t0相对法2L
Cl
t2
t1
3、利用斜探头,分别采用直接法和相对法测量试块的横波声速。
直接法
Cs
专题实验
纵波声速:CL
E(1) (1)1(2)
横波声速:Cs
E
2(1)
其中为杨氏模量,为泊松系数,为材料速度。
相应地,通过测量介质的纵波声速和横波声速,利用以上公式可以计算
超声波原理的应用实验报告

超声波原理的应用实验报告一、引言超声波是一种高频声波,它的频率超过了人类能够听到的上限。
超声波在医疗领域、工业领域以及科学研究中有着广泛的应用。
本实验旨在通过实际操作,深入了解超声波原理及其应用。
二、实验设备和材料1.超声波发生器2.超声波接收器3.超声波的传感器4.示波器5.实验电路板6.可调电源7.连接线三、实验步骤1.将超声波发生器和超声波接收器分别与示波器连接,并进行必要的校准。
2.将超声波的传感器连接到示波器,并固定在实验电路板上。
3.调整可调电源的电压,使超声波发生器工作在合适的频率上。
4.将超声波发生器通过连接线与传感器相连。
5.打开示波器和超声波发生器,记录示波器上显示的超声波信号。
6.通过改变可调电源的电压,观察超声波信号的变化,并记录相关数据。
7.重复步骤6,改变超声波发生器的频率,观察信号变化,并记录数据。
8.关闭示波器、超声波发生器和超声波接收器,结束实验。
四、实验结果及讨论通过实验操作,我们观察到超声波信号在不同电压和频率下的变化情况。
以下是我们得到的实验结果:1.不同电压下的超声波信号–电压为1V时,超声波信号显示幅度较小,波形较平缓。
–电压为3V时,超声波信号显示幅度增大,波形较为波动。
–电压为5V时,超声波信号显示幅度进一步增大,波形出现明显的起伏。
2.不同频率下的超声波信号–频率为20kHz时,超声波信号显示幅度较小,波形呈现平缓的曲线。
–频率为50kHz时,超声波信号显示幅度增大,波形开始出现起伏。
–频率为100kHz时,超声波信号显示幅度进一步增大,波形变得更加复杂。
通过对实验结果的分析,我们得到以下结论:1.电压的增大会导致超声波信号的振幅增大,波形变得更加波动。
2.频率的增大会导致超声波信号的振幅增大,波形变得更加复杂。
这些结论与超声波原理相符合,也说明了超声波在实际应用中的可调节性和灵活性。
五、结论通过本实验,我们深入了解了超声波原理及其应用。
我们通过改变电压和频率,观察和分析超声波信号的变化情况。
医学超声物理实验报告(3篇)

第1篇一、实验目的1. 了解超声波的基本原理及其在医学领域的应用。
2. 掌握超声波检测设备的使用方法。
3. 学习如何进行超声波成像技术操作。
4. 分析超声波在人体组织中的传播特性。
5. 通过实验,验证超声波在医学诊断中的有效性。
二、实验原理超声波是一种频率高于20000Hz的声波,其传播速度受介质密度和弹性模量等因素影响。
在医学领域,超声波广泛应用于诊断、治疗和手术等方面。
本实验主要利用超声波成像技术对人体组织进行观察和分析。
三、实验仪器与设备1. 超声波诊断仪2. 探头3. 被测物体(如:人体模型、水槽等)4. 记录纸和笔四、实验步骤1. 将探头连接到超声波诊断仪上,调整仪器参数,如:探头频率、深度等。
2. 将探头放置在被测物体表面,调整探头位置,确保探头与被测物体接触良好。
3. 开启超声波诊断仪,观察屏幕上的图像,记录图像信息。
4. 改变探头位置和角度,观察不同部位的图像,分析超声波在人体组织中的传播特性。
5. 对比不同被测物体的图像,验证超声波在医学诊断中的有效性。
五、实验结果与分析1. 实验结果显示,超声波在人体组织中的传播速度与介质密度和弹性模量有关。
在人体软组织中,超声波的传播速度约为1540m/s。
2. 通过调整探头位置和角度,可以观察到不同部位的图像,如:心脏、肝脏、肾脏等。
这些图像为临床诊断提供了重要依据。
3. 实验结果表明,超声波在医学诊断中的有效性较高,可用于检测多种疾病,如:肿瘤、心脏病、肝胆疾病等。
六、实验结论1. 超声波是一种在医学领域具有重要应用价值的声波技术。
2. 超声波成像技术能够对人体组织进行实时、无创、高分辨率的观察和分析。
3. 超声波在医学诊断中的有效性较高,可用于检测多种疾病,为临床诊断提供了重要依据。
七、实验注意事项1. 实验过程中,注意保持探头与被测物体接触良好,避免产生干扰信号。
2. 调整探头位置和角度时,要缓慢、平稳,以免影响图像质量。
3. 实验过程中,注意观察屏幕上的图像,及时记录相关信息。
超声波实验报告

超声波实验报告一、引言本次实验是关于超声波的研究。
超声波是一种频率高于人类听觉范围的声波,具有广泛的应用领域,例如医学、工业、海洋等。
通过这次实验,我们旨在了解超声波的特性以及其在不同领域中的实际应用。
二、实验目的1. 探究超声波的传播特性;2. 研究超声波在医学领域中的应用;3. 分析超声波在工业领域中的应用。
三、实验装置与方法1. 实验装置:超声波发生器、超声波传感器、信号发生器、示波器等;2. 实验方法:通过改变超声波信号的频率、振幅和波形等参数,分析超声波的特性。
四、实验结果与数据分析1. 超声波传播特性的实验结果:我们通过改变超声波信号的频率,观察超声波在不同介质中的传播情况。
实验结果显示,随着频率的增加,超声波在介质中的传播速度也增加。
这是因为频率越高,波长越短,波长短意味着周期短,因此超声波的传播速度会更快。
2. 超声波在医学领域中的应用:超声波在医学领域被广泛应用于医学影像学,例如超声心动图和超声检查。
超声心动图通过超声波对心脏进行成像,帮助医生诊断心脏疾病。
超声检查则可以用于产前检查、器官疾病诊断、肿瘤检测等。
由于超声波在人体组织中传播时不会引起明显的伤害,因此被认为是一种安全和无创的医学检查方法。
3. 超声波在工业领域中的应用:超声波在工业领域被广泛应用于材料表面检测、无损检测等。
例如,利用超声波的回波信号,可以检测出金属材料中的缺陷、裂纹以及材料的厚度等参数。
此外,超声波还可以用于液体和固体的搅拌、混合,以及清洗等工艺。
五、实验结论通过本次实验,我们得出了以下结论:1. 超声波频率越高,传播速度越快。
2. 超声波在医学领域中被广泛应用于医学影像学和超声检查。
3. 超声波在工业领域中被广泛应用于材料表面检测、无损检测以及工艺上的应用。
六、实验感想与反思通过这次实验,我们对超声波有了更深入的了解,并认识到其在医学和工业领域中的重要应用。
实验过程中,我们发现超声波传播的速度和频率之间存在一定的关系,这对我们进一步的研究和应用具有指导意义。
大物实验报告-超声波

超声波原理及其应用专题试验论文专业:土木工程XX:makasha学号:----指导教师:---试验日期:2021.10.14试验时段:04超声波原理及其应用专题试验论文摘要:主要介绍超声波的产生原理与传播、超声波声速的测量、利用超声波测量固体的弹性常数以及超声波的探测与成像根本原理。
通过对实验的操作过程的反思与总结,加深对超声波的认识和了解。
关键词:超声波产生原理与传播超声波声速固体弹性常数背景:自19世纪末到20世纪初,在物理学上发现了压电效应与反压电效应之后,人们解决了利用电子学技术产生超声波的方法,从此迅速揭开了开展与推广超声技术的历史篇章。
本文主要介绍关于超声波的根本知识和通过动手实验验证的一些结论。
论述:一、超声波的产生原理与传播1、产生某些固体物质,在压力〔或拉力〕作用下产生形变,从而是物质本身方案,在物体相对的外表出现正、负舒服电荷,这一效应称为压电效应。
如果晶体片内部的质点的振动方向垂直于晶体的平面,那么晶片向外发射的就是超声纵波。
超声波在介质中传播可以有不同的波形,它取决于介质可以介质可以承受何种作用力以及如何对介质激发超声波。
2、传播超声波在媒质中的反射、折射、衍射、散射等传播规律,通常以纵波的方式在弹性介质内会传播,是一种能量的传播形式,与可听声波的规律没有本质上的区别。
波型通常有三种:〔1〕横波:当介质中质点的振动方向与超声波的传播方向垂直时,此种超声波为横渡波型。
犹豫固体介质除了能承受体积形变外,还能承受切变变形,因此当其有剪切力交替作用于固体介质时,均能产生横波。
横波只能在固体介质中传播。
〔2〕纵波:当介质内质点振动方向与超声波的传播方向一致时,此超声波为纵波波型。
任何同体介质当其体积发生交替变化时均能产生纵波。
〔3〕外表波:是沿着固体外表传播的具有纵波和横波双重性质的波。
外表波可以看成是由平行于外表的纵波和垂直于外表的横波合成,振动质点的轨迹为一椭圆,在距离外表1/4波长深处振幅最大,随着深度的增加很快衰减,实际上距离外表一个波长以上的地方,质点的振动振幅就已经很微弱了。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
超声波原理应用专题实验报告及论文超声波原理专题实验报告及论文授课教师:王保军学院:电气工程学院专业:电气信息类(轨道牵引电气化)班级:电气1109班姓名:学号:电话:E-mail:的时刻,因此t 1对应于超声波在试块内往复传播的时间;B 2 称为试块的2次底面回波,它对应于超声波在试块内往复传播到试块的上表面后,部分超声波被上表面反射,并被试块底面再次反射,即在试块内部往复传播两次后被接收到的超声波。
依次类推,有3次、4次和多次底面反射回波。
从示波器上读出传播t 1和t 2,则直探头的延迟为212t t t -= (1.6)2.脉冲波频率和波长的测量调节示波器时间范围,使试块的1次底面回波出现在示波屏的中央,脉冲波的振幅小于1V 。
测量两个振动波峰之间的时间间隔,则得到一个脉冲周期的振动时间t ,则脉冲波的频率为f=1/t ;已知铝试块的纵波声速为6.32mm/us ,则脉冲波在铝试块中的波长为l=6.32t 。
3.波型转换的观察与测量把超声波实验仪换上可变角探头,参照图1 .8把探头放在试块上,并使探头靠近试块背面,使探头的斜射声束只打在R2圆弧面上。
适当设置超声波实验仪衰减器的数值和示波器的电压范围图1.8观察波型转换现象与时间范围。
改变探头的入射角,并在改变的过程中适当移动探头的位置,使每一个入射角对应的R2圆弧面的反射回波最大。
则在探头入射角由小变大的过程中,我们可以先后观察到回波B1、B2和B3;它们分别对应于纵波反射回波、横波反射回波和表面波反射回波。
让探头靠近试块背面,通过调节入射角调,使能够同时观测到回波B1和B2(如图1.9),且它们的幅度基本相等;再让探头逐步靠近试块正图1.9横波和纵波的测量面,则又会在B1前面观测到一个回波b1,参照附录B 给出铝试块的纵波声速与横波声速,通过简单测量和计算,可以确定b 、B 1和B 2对应的波型和反射面。
4.折射角的测量确定B 1、B 2的波型后,可以分别测量纵波和横波的折射角。
参照图1.10首先让把探头的纵波声束对正(回波幅度最大时为正对位置)CSK-IB 试块上的横孔A ,用钢板尺测量正对时探头的前沿到试块右边沿的距离L A1;然后向左移动探头,再让纵波声束对正横孔B ,并 测量距离L B1。
测量A 和B 的水平距离L 和垂直距离H ,则探头的折射角为: )(tan 1111H L L L A B --=-β (1.7)同样的方法可以测量横波的折射角β2。
图1.10 折射角的测量二.实验内容及要求1.测量直探头的延迟利用CSK-IB试块60毫米的厚度进行测量。
多次测量,求平均值。
2.测量脉冲超声波频率和波长利用CSK-IB试块40毫米厚度的1次回波进行测量;测量脉冲波4个振动周期的时间t,求其频率和波长。
多次测量,求平均值。
3.波形转换的观察和测量通过简单计算和测量,分析确定图1.9中b1、B1和B2对应的波型和反射面。
4.验证斯特令定律(选做)利用CSK-IA钢试块,测量可变角探头在同一入射角下的纵波折射角和横波折射角。
钢中纵波声速与横波声速,验证斯特令定律折射定律。
已知可变角探头中有机玻璃纵波声速为2.73mm/s,试计算可变角探头的入射角数值。
三.分析与思考实验二.固体弹性常数的测量一.实验方案1.声速的直接测量方法根据公式(2.1),当利用确定反射体(界面或人工反射体)测量声速时,我们只需要测量该反射体的回波时间,就可以计算得到声速。
而对于单个的反射体,得到的反射波如图2.1所示。
能够直接测量的时间包含了超声波在探头内部的传播时间t0,即探头的延迟。
对于任何一种探头,其延迟只与探头本身有关,而与被测的材料无关。
因此,首先需要测量探头的延迟,然后才能利用该探头直接测量反射体回波时间。
图2.1 纵波延迟测量(1)直探头延迟测量(参看实验一)。
(2)斜探头延迟测量参照图2.2把斜探头放在试块上,并使探头靠近试块正面,使探头的斜射声束能够同时入射在R1和R2圆弧面上。
适当设置超声波实验仪衰减器的数值和示波器的电压范围与时间范围。
在示波器上同时观测到两个弧面的回波B1和B2。
测量它们对应的时间t 1和t 2。
由于R 2=2R 2,因此斜探头的延迟为:212t t t -⋅= (2.7)(3)斜探头入射点测量(选做)在确定斜探头的传播距离时,通常还要知道斜探头的入射点,即声束与被测试块表面的相交点,用探头前沿到该点的距离表示,又称前沿距离。
参照图2.2把斜探头放在试块上,并使探头靠近试块正面,使探头的斜射声束入射在R 2圆弧面上,左右移动探头,使回波幅度最大(声束通过弧面的圆心)。
这时,用钢板尺测量探头前沿到试块左端的距离L ,则前沿距离为:L R L -=20 (2.8)图2.2 斜探头延迟和入射点测量2.速的相对测量方法如果被测试块有两个确定的反射体,那么通过测量两个反射体回波对应的时间差,再计算出试块的声速。
这种方法称为声速的相对测量方法。
对于直探头,可以利用均匀厚度底面的多次反射回波中的任意两个回波进行测量。
对于斜探头,则利用CSK-IB试块的两个圆弧面的回波进行测量。
二.实验内容与要求1.测量直探头和斜探头的延迟利用CSK-IB试块60毫米厚度,采用相对测量方法测量直探头延迟;多次测量,求平均值。
利用R1、R2圆弧面,采用相对测量方法测量斜探头延迟;多次测量,求平均值。
2.利用直探头测量铝试块的纵波声速分别利用直接法和相对法测量。
多次测量,求平均值。
3.利用斜探头测量铝试块的横波声速分别利用直接法和相对法测量。
多次测量,求平均值。
4.计算铝试块的杨氏模量和泊松系数与理论值比较,分析误差产生原因。
三.分析与思考实验三.超声波探测一.实验方案1.声束扩散角的测量如图3.3所示,利用直探头分别找到B 1通孔对应的回波,移动探头使回波幅度最大,并记录该点的位置x0及对应回波的幅度;然后向左边移动探头使回波幅度减小到最大振幅的一半,并记录该点的位置x 1;同样的方法记录下探头右移时回波幅度下降到最大振幅一半对应点的位置x 2;则直探头扩散角为: L x x tg 2||2121-=-θ (3.2)图3.3 探头扩散角的测量对于斜探头,首先必须测量出探头的折射角β,然后利用测量直探头同样的方法,按下式计算斜探头的扩散角近似为:]cos 2||[22121βθL x x tg -=- (3.3)2.直探头探测缺陷深度在超声波探测中,可以利用直探头来探测较厚工件内部缺陷的位置和当量大小。
把探头按图3.4位置放置,观察其波形。
其中底波是工件底面的反射回波。
图3.4 直探头探测缺陷深度对底面回波和缺陷波对应时间(深度)的测量,可以采用绝对测量方法,也可以采用相对测量方法。
利用绝对测量方法时,必须首先测量(或已知)探头的延迟和被测材料的声速,具体方法请参看实验二直探头延迟和声速的绝对测量方法。
利用相对测量方法时,必须有与被测材料同材质试块,并已知该试块的厚度,具体方法请参看实验二直探头延迟和声速的相对测量方法。
4.斜探头测量缺陷的深度和水平距离利用斜探头进行探测时,如果测量得到超声波在材料中传播的距离为S,则其深度H和水平距离L为:)tan(β⋅=S H (3.4))tan(βc S L ⋅= (3.5) 其中β是斜探头在被测材料中的折射角。
要实现对缺陷进行定位,除了必须测量(或已知)探头的延迟、入射点外,还必须测量(或已知)探头在该材质中的折射角和声速。
通常我们利用与被测材料同材质的试块中两个不同深度的横孔对斜探头的延迟、入射点、折射角和声速进行测量。
参看图3.5,A 、B 为试块中的两个横孔,让斜探头先后对正A 和B ,测量得到它们的回波时间tA 、tB ,探头前沿到横孔的水平距离分别为xA 、xB ,已知它们的深度为HA 、HB ,则有: 图3.5斜探头参数测量AB x x S -= (3.6) A B H H H -= (3.7)折射角: )(tan 1H S -=β (3.8) 声速: )cos()(βA B t t Hc -= (3.9)延迟: )cos(0β⋅-=c H t t BB (3.10)前沿距离:Bx H L -⋅=)tan(0β (3.11)二.实验内容及要求 1.测量直探头的扩散角利用CSK-IB 试块横孔A 和B 进行测量,画出声束图形。
2.探测CSK-IB 试块中缺陷C 的深度利用直探头,采用绝对测量方法测量;多次测量,求平均值。
3.探测CSK-IB 试块中缺陷D 的深度和距试块右边沿的距离先测量斜探头的延迟、入射点、折射角和声速,在探测缺陷。
三.分析与思考超声波原理及应用科技小论文——超声波在工业及医学上的应用一.摘要:本文主要就超声波原理与应用专题实验过程进行的一些讨论和总结,并扩展到超声波在现实生活中的广泛应用。
二.关键字:超声波,产生,实验理论,应用。
三.背景:超声波是频率在2´104Hz~1012Hz的声波。
超声广泛存在于自然界和日常生活中,如老鼠、海豚的叫声中含有超声成分,蝙蝠利用超声导航和觅食;金属片撞击和小孔漏气也能发出超声。
人们研究超声始于1830年,F. Savart曾用一个多齿轮,第一次人工产生了频率为2.4´104Hz的超声;1912年Titanic客轮事件后,科学家提出利用超声预测冰山;1916年第一次世界大战期间P. Langevin领导的研究小组开展了水下潜艇超声侦察的研究,为声纳技术奠定了基础;1927年,R. W. Wood 和A. E. Loomis 发表超声能量作用实验报告,奠定功率超声基础;1929年俄国学者Sokolov 提出利用超声波良好穿透性来检测不透明体内部缺陷,以后美国科学家Firestone使超声波无损检测成为一种实用技术。
超声波测试把超声波作为一种信息载体,它已在海洋探查与开发、无损检测与评价、医学诊断等领域发挥着不可取代的独特作用。
例如,在海洋应用中,超声波可以用来探测鱼群或冰山、潜艇导航或传送信息、地形地貌测绘和地质勘探等。
在检测中,利用超声波检验固体材料内部的缺陷、材料尺寸测量、物理参数测量等。
在医学中,可以利用超声波进行人体内部器官的组织结构扫描(B超诊断)和血流速度的测量(彩超诊断)等。
四.论述定义:超声波是频率高于20000赫兹的声波;超声波的种类和特点:由超声波的定义可知,超声波是一种声波,所以它具有波的性质,即反射和折射。
波分为横波和纵波,超声波也不例外,所以超声波又分为纵波、横波除此之外还有一个表面波。
实验中采用直探头产生纵波,斜探头产生横波或表面波。
超声波在界面上的反射、折射和波型转换满足如下斯特令折射定律:1.波形转换:我们用一个可变角探头来研究它们的转换过程及临界角第1步:把可变角探头的入射角调整为0,使超声波入射在试块两个圆弧R1和R2的下部边缘,观察反射回波,确定其波型(纵波)。