超声波实验
超声波的测量实验报告
超声波的测量实验报告超声波的测量实验报告引言：超声波是一种高频声波，其频率通常超过人类听觉范围的上限20kHz。
超声波在医学、工业和科学研究领域有着广泛的应用。
本实验旨在通过测量超声波在不同介质中的传播速度，探究超声波的特性和应用。
实验步骤：1. 实验器材准备：- 超声波发生器- 超声波探头- 示波器- 不同介质样品（如水、玻璃、金属等）- 计时器2. 实验设置：将超声波发生器连接至示波器和超声波探头。
将不同介质样品放置在超声波探头前方，保持一定距离。
调节示波器和发生器的参数，确保超声波能够正常发射和接收。
3. 测量超声波传播时间：将超声波发生器发射超声波，使其经过不同介质样品后被超声波探头接收。
使用计时器记录超声波从发射到接收的时间。
重复多次实验，取平均值以提高测量精度。
4. 计算超声波传播速度：根据测量得到的超声波传播时间和超声波在不同介质中的传播距离，可以计算出超声波在不同介质中的传播速度。
使用公式 v = d / t，其中 v 为超声波传播速度，d 为传播距离，t 为传播时间。
实验结果与分析：通过实验测量，我们得到了超声波在不同介质中的传播速度。
结果显示，超声波在固体介质中传播速度较高，而在液体介质中传播速度较低。
这是由于固体分子的排列比液体更加紧密，导致声波在固体中传播时受到更少的阻力。
此外，我们还观察到超声波在不同介质中的传播路径受到折射和反射的影响。
当超声波从一种介质进入另一种介质时，由于两种介质的声速不同，超声波会发生折射现象。
这种现象在医学领域中有着重要的应用，例如超声波在人体组织中的传播和成像。
实验中我们还发现，超声波在金属表面的反射较为明显。
这是由于金属具有良好的导电性，超声波在金属表面发生反射后能够被探头接收到。
这一特性在工业领域中广泛应用于材料缺陷检测和无损检测。
结论：通过本次实验，我们深入了解了超声波的特性和应用。
超声波在不同介质中的传播速度差异显示了介质的性质对声波传播的影响。
超声波检测实验报告
超声波检测实验报告超声波检测实验报告引言：超声波检测是一种常见的非破坏性检测方法，广泛应用于医学、工业和科学研究领域。
本实验旨在通过超声波技术对不同材料的缺陷进行检测，探索其在材料科学中的应用。
一、实验装置与原理超声波检测实验装置由超声波发射器、接收器、示波器和被测材料组成。
超声波发射器产生高频声波，经过被测材料后，被接收器接收并转化为电信号，最后通过示波器显示。
二、实验步骤1. 准备被测材料：选取不同材质的样本，如金属、塑料和陶瓷。
确保样本表面平整且无明显瑕疵。
2. 设置实验装置：将超声波发射器和接收器固定在一定距离上，确保与被测材料保持一定的距离。
3. 发射超声波：打开超声波发射器，调节频率和幅度，使其适应被测材料的特性。
4. 接收信号：被测材料表面的超声波信号被接收器转化为电信号，并传送至示波器。
5. 分析结果：观察示波器上的波形和幅度变化，判断是否存在缺陷。
三、实验结果与分析通过实验，我们得到了不同材料的超声波检测结果。
在金属样本中，我们观察到了清晰的回波信号，没有发现明显的缺陷。
这是因为金属具有良好的导热性和导声性能，超声波在金属中传播时几乎不会被吸收或散射。
而在塑料样本中，我们发现了一些回波信号的弱化和延迟。
这可能是由于塑料的吸声性能较差，超声波在其内部传播时会受到吸收和散射的影响。
这些弱化和延迟的信号可能代表了材料内部的缺陷或异质性。
在陶瓷样本中，我们观察到了明显的回波信号衰减和散射。
陶瓷材料具有高硬度和脆性，其内部晶体结构和缺陷会导致超声波的衰减和散射。
因此，超声波检测在陶瓷材料中可以有效地检测到缺陷。
综上所述，超声波检测可以在不同材料中发现不同类型的缺陷。
在实际应用中，我们可以根据回波信号的特征和幅度变化来判断材料的质量和完整性。
四、实验误差与改进在实验过程中，我们注意到一些误差和不确定性。
首先，超声波在不同材料中的传播速度存在差异，这可能导致回波信号的延迟和失真。
其次，被测材料的表面状态和几何形状也会对超声波的传播和接收产生影响。
专题实验-超声波测试原理及应用
实验一、超声波的产生与传播实验方案1. 直探头延迟的测量参照附录A 连接JDUT-2型超声波实验仪和示波器。
超声波实验仪接h 直探头，并把探 头放在CSK-IB 试块的正面，仪器的射频输出与示波器第1通道相连，触发与示波器外触发 相连，示波器采用外触发方式，适半设置超声波实验仪衰减器的数值和示波器的电圧范用与 时间范闱，使示波器上看到的波形如图1.7所示。
在图1.7中，S 称为始波，t 0对应于发射超声波的初始时刻；Bl 称为图1.7直探头延迟的测虽试块的1次底面回波，h 对应于超声波传播到试块底面，并被发射回来后，被超声波探头接 收到的时刻，因此h 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次底面冋波, 它対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，右3次、4次 和多次底面反射回波。
从示波器上读出传播h 和t2,则直探头的延迟为(1-6)2. 脉冲波频率和波长的测量调节示波器时间范闱，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 IVO 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^1/t ：已知铝试块的纵波声速为6.32InInUS,贝IJ 脉冲波在铝试块中的波长为l=6.32t β3. 波型转换的观察与测最号时间范悅改变探头的入射角，并在改变的过程中适当移动探头的位宜，使每一个入射角 对应的R 2圆弧面的反射回波最 人。
則在探头入射角由小变人的过 程中，我们町以先后观察到回波 B 1. B 2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。
让探头靠近试块背而，通过调节入 射角调，使能够同时观测到回波 BI 和（如图1.9）,且它们的幅 度基本相等：再让探头逐步靠近试 块正面,则又会在Bl 前面观测到一个回波bl ，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 、Bl 和氏对应的波型和反射面。
超声波的实验观察与应用
超声波的实验观察与应用超声波是指频率高于人类听觉范围的一种机械波，其频率一般在20kHz至1GHz之间。
超声波在科学研究、医疗诊断、工业生产等领域得到了广泛的应用。
本文将从实验观察与应用两个方面来介绍超声波。
超声波是由声源振动产生的机械波，其具有直线传播、能量集中、不易散射等特点。
在实验室中，我们可以通过超声波进行一系列的观察与实验研究。
首先，我们可以利用超声波进行材料的非破坏性检测。
超声波在材料中传播时会发生折射、衍射、散射和衰减等现象，这些现象与材料的性质有关。
通过关注超声波在材料中的传播特性，我们可以获得材料的内部结构信息，例如材料的缺陷、孔隙和材料厚度等。
这对于一些薄壁结构、复合材料等的检测非常重要。
其次，超声波在医学上有着广泛的应用。
超声波可以穿过人体组织，并且在不同组织或器官之间的界面上发生反射、折射等现象，从而形成超声图像。
医生可以通过超声波图像来观察人体内部的情况，例如检测胎儿发育情况、排除肿瘤、观察心脏功能等。
超声波成像技术在医学领域的应用不仅安全无损伤，而且操作简便，成本较低，因此被广泛应用于临床医学。
此外，超声波还在工业领域得到了广泛的应用。
例如，超声波可以用于清洗物体表面。
超声波振动可以产生涡流和气泡爆破，从而将污垢从物体表面上去除。
这在一些特殊行业，例如电子制造、半导体工艺等中有着重要的应用。
另外，超声波也可以应用于材料的加工和焊接。
声波的能量可以激发材料分子内部的运动，进而改变材料的物理性质，例如硬化、烧结或融合等。
这种特性可以应用于微电子器件的制造、天然石材的切割、塑料焊接等工艺中。
总之，超声波是一种频率高于人类听觉范围的机械波，具有许多独特的传播特性。
通过实验观察，我们可以深入了解并研究超声波的性质，利用其进行材料检测、医学诊断和工业加工等的应用。
未来，随着科学技术的发展，超声波的应用领域将会继续扩大，并为人类创造更多的价值。
超声波是一种机械波，其频率高于人类听觉范围，一般在20kHz至1GHz之间。
超声波实验
FD-UDE-A A类超声实验********大学学号：********姓名：***学院：****专业：物理学实验时间：2015.5.8 08:00~11:30【实验目的】1．了解超声波产生和发射的机理2．用A类超声实验仪测量水中声速或测量水层厚度3．用A类超声实验仪测量固体厚度及超声无损探伤【实验原理】超声波是指频率高于20KHz的声波，与电磁波不同，它是弹性机械波，不论材料的导电性、导磁性、导热性、导光性如何，只要是弹性材料，它都可以传播进去，并且它的传播与材料的弹性有关，如果弹性材料发生变化，超声波的传播就会受到干扰，根据这个扰动，就可了解材料的弹性或弹性变化的特征，这样超声就可以很好地检测到材料特别是材料内部的信息，对某些其它辐射能量不能穿透的材料，超声更显示出了这方面的实用性。
与X射线、γ射线相比，超声的穿透本领并不优越，但由于它对人体的伤害较小，使得它的应用仍然很广泛。
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。
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；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，从而导致介电体发生形变，这种由“电”产生“机械形变”的现象称为逆压电效应，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。
压电体的正压电效应与逆压电效应统称为压电效应。
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，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，这利用的是逆压电效应。
超声波实验报告总结与反思
超声波实验报告总结与反思1. 引言超声波技术是一种常用的非破坏性检测技术，具有测试准确、操作简单、成本较低等优点。
本次实验旨在通过超声波技术来检测不同材质的缺陷，验证其在实际应用中的可行性和准确性。
2. 实验步骤2.1 实验材料准备本次实验所需材料包括：超声波探头、样品（分别为不同材质的金属板和塑料板）、超声波仪器等。
2.2 实验仪器设置首先，将超声波探头连接到超声波仪器的探头接口上，并确保连接稳定。
然后，根据实验要求设置超声波仪器的工作模式和参数。
2.3 实验操作步骤1. 将金属板和塑料板分别放置在实验台上，并固定好位置。
2. 将超声波探头对准金属板的一侧，并调整超声波仪器参数，以获取所需的超声波信号。
3. 开始实验前，先记录下采样时间和采样点数，并将其设定在超声波仪器上。
4. 将超声波探头移动在金属板上，记录下探头位置与信号强度的变化。
5. 重复以上步骤，对塑料板进行检测。
3. 实验结果通过超声波检测，我们成功获得了金属板和塑料板的超声波信号，并记录下了探头位置与信号强度的变化。
经过进一步分析和处理，我们发现：1. 在金属板上，超声波信号强度与探头位置的变化关系较为显著。
当探头靠近缺陷处时，信号强度会显著降低，说明金属板存在缺陷。
2. 在塑料板上，超声波信号强度与探头位置的变化关系不明显。
这可能是由于塑料板的声波传播速度较低，导致信号强度变化不明显。
4. 实验验证与误差分析通过与已知缺陷的金属板进行对比，我们验证了超声波检测技术的准确性。
实验结果表明，该技术能够有效检测金属板上的缺陷。
然而，在实际应用中，仍存在一些误差和限制：1. 超声波信号的强度受多种因素影响，如探头位置、材料厚度等，因此需要进一步研究和分析影响因素，以提高检测准确性。
2. 现有超声波探头对不同材质的适应能力有限。
目前的探头主要适用于金属材料，对于塑料等非金属材料的检测效果有待改进。
3. 超声波技术在检测材料的内部缺陷时，受到材料密度和形态的影响，因此对于复杂形状的材料，可能无法准确检测。
超声波检测实验
超声波检测实验一、实验目标1）了解超声波探伤仪的原理并学会使用CTS-22型超声波探伤仪2）掌握现场测试超声仪器性能的基本方法，包括：垂直线性、水平线性、探伤仪与仪器的组合性能。
3）初步学会超声波探伤二、实验仪器设备CTS-22型超声波探伤仪1台2.5MHZ直探头1只平面锻件（工件）1块ⅡW试块(荷兰试块) 1块平底孔试块（CS-1试块）1块三、实验原理1. 超声传感器结构及原理超声波传感器又称超声波探头或超声波换能器，是利用压电效应将电能转换为超声振动能，或将超声振动能转为电能的实验装置。
在实际应用中，我们利用压电效应的可逆性，也可将换能器作为“发射”或“接收”兼用。
亦即将交流电压加在压电元件上，使其向介质发射超声波，同时又利于它接收从介质反射回来的超声波，并将反射转换成电信号。
图4-1是超声波纵波换能器的结构图，压电晶片是换能器的主要元件。
压电晶体的厚度与超声波的频率成反比，如铁钛酸铅的频率厚度常数为1890KHz/mm，压电片的厚度为1mm时，固有频率为1.89MHz。
压电片的两面敷有银层，作为导电的极板，压电片的地面接地线，上面接导线引致电路中。
2. 超声检测的基本原理超声检测是一种利用超声波在介质中传播的性质来判断工件和材料是否异常的检验和测量方法。
在超声检测中，所使用的电声、声电换能器，主要是利用压电效应制作的，直探头可发射和接受纵波，主要由压电晶片和保护膜组成。
超声波是由发射电路即高频脉冲电路产生的高频电压，加在发射探头上。
发射探头将电波变成超声波，传入工件中。
超声在缺陷或介面上反射后回到接收探头，转变为电波后输入给接收电路进行放大、检波，最后加到示波管上显示出来。
通过缺陷在荧光屏上横坐标的位置，可以对缺陷定位；根据缺陷波的高度可确定缺陷的大小。
四、实验数据整理与分析1. 测试超声波探伤仪的垂直线性误差衰减dB值理论波高值(%）实测波高值（%）偏差（%）0 100 100 02 79.4 83 -3.64 63.1 68 -4.96 50.1 57 -6.98 39.8 46 -6.210 31.6 38 -6.412 25.1 30 -4.914 20 24 -416 15.8 20 -4.218 12.5 17 -4.520 10 12 -222 7.9 10 -2.1绘制衰减测量曲线：垂直线性误差：∆=++-=≤d d d[()()] 6.9%8%满足ZBY-84 标准规定2.测定水平线性底波次数B1 B2 B3 B4 B5水平刻度20 40 60 80 100max100% 1.25%2%0.8L∆∆=⨯=≤ 符合规定的水平误差范围。
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。
- 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)。
王淑珍
实验目的
了解声波在空气中传播的特性 了解压电换能器的功能 了解声波的产生、发射和接受方法 进一步掌握示波器、信号发生器的使用方法 加深对波的传播、干涉、驻波、振动合成等理 论知识的理解。 学习驻波法和相位法测试超声波在空气、水中 的传播速度
实验器材
2
.
发射换能器S1发出的一定频率的平面声波，经过
空气传播，到达接收器（接受换能器S2）。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
射面处为驻波的波节。改变接收器与发射源之间
的距离l，在一系列特现象。
由纵波性质和驻波理论可知，接收面按振动位移来 说处于波节时,接收到的声压相应达到最大值,所接受 电信号最强。 移动接受器时、 示波器所显示的 信号幅度会由极 大逐渐变小、然 后再变大、相邻 二次达到极大值 的距离为／2.
为频率； 为波长。
谐振时,声波频率就是低频信号发生器 输出频率。因此声速测量是通过直接测量 声波的波长。
声波波长的测量方法
一.驻波法（共振干涉法）
1.驻波的形成及特点
驻波方程
y1 A cos 2 ( ft
y2 A cos 2 ( ft
x
)
)
x
y y1 y2 2Acos2 x
相位差图
实验内容
用驻波法或相位法测量声音在空气中 或水中的速度。
实验步骤
一．寻找系统的谐振频率
1.转动丝杆寻找信号幅 度最强的位置. 2.调节信号发生器的频 率，使示波器上的信号 幅度最大，此时信号发 生器输出的频率值即为 本系统的谐振频率f0
二. 驻波法测波长
1. 接好电路（发射器——激振器、接收器——拾振器、 发射监测——触发信号、接收监测——CH2 ）。 2.选择连续正弦波工作模式（共振法、相位法），预热 15分钟。 3.寻找谐振频率（CH2通道波幅最大时对应的频率）并 记录此频率，在以后的实验中不得更改此频率。 4.将S2移近S1,在距离10cm附近找共振位置（振幅最 大点），移动S2，依次记下各振幅极大时的x值，记 录10组数据。
计算测量值与理论值的相对误差
注意事项
电源接通时，两超声换能器不得接触。
思 考 题
1 逐差法处理数据的优点是什么？ 2 为什么换能器要在谐振频率条件下进行声速 测量？ 3 试举三个超声波应用的例子，它们都是利用了
超声波的哪些特性？
4.继续移动S2,示波器上李萨如图形相位发生周期变化, 依次记下斜线出现时S2的位置x1，x2，…。
实验数据及处理
１．驻波法测量空气中的声速
1）实验数据
Li (mm)
L1 L 2 L 3 L 4 L 5 L 6 L 7 L 8 L 9 L10
数据
Li (mm)
L11 L12 L13 L14 L15 L16 L17 L18 L19 L 20
三.李萨如图形法
1. 接好电路（发射器——激振器、接收器——拾振器、 发射监测——CH1、接收监测——CH2 ）。 2.选择连续正弦波工作模式。 3. 示波器设置为x、y工作状态,选择适当的档位,调出李 萨如图形。
3.在共振频率下，使S2靠近S1，再缓慢远离S1，当示 波器上出现斜线（△Φ =0、л ），记下S2的位置x。
声压变化与接收器位置的关系
二.相位比较法（李萨如图形法）
示波器x, y轴输入波的相位差：
2L /
因为L改变一个波长时，相位差就改变 2 。利用李
萨如图形就可以测得超声波的波长。
相位差与李萨如图形的关系
当移动接收换能器时将会发现：不仅椭圆的幅值大 小会随发射——接收的 距离L发生变化，而且椭圆 的相位亦发生变化。
后盖反射板 压电陶瓷片 辐射头
压电陶瓷片是由一种多晶结构的压电材料（如石英、 锆钛酸铅陶瓷等），在一定温度下经极化处理制成的。 压电换能器可以把电能转换为声能作为超声波发生器， 反过来也可以使声压变化转化为电压变化，即用压电陶 瓷片作为声频信号接收器。
2. 示波器
亮 度 调 节
垂直移 位（ CH1）
cos 2ft
波腹:振幅最大的点. 对应的位置：
cos 2 x / 1
cos 2 x / 0
x n / 2 ( n 0,1, 2 )
x (2n 1) / 4 ( n 0,1, 2 )
任意两相邻波腹(波 节)之间的距离为
波节:振幅最小的点. 对应的位置：
垂直移位 （CH2）
水平移位
触发 电平
聚 焦 调 节 CH1通道 CH２通道 灵敏度调节 （ＣＨ２）
扫描 速度 选择
灵敏度调 节（ＣＨ １）
3.信号发生器
输出信号监测
输入信号监测
输出超声发射 器驱动信号
输入超声接收 信号
频率调 节
实验原理
声速、声源振动频率和波长之间的关系为
v f
式中
v 为声速； f
(i 1, 2, 3 10)
1 i ( L10 i Li ) 5 10
1 ( L10 i Li ) (i 1,2,3,) 50 i 1
_ _ v f
3）空气中声速的理论值
T 用 公式vs v0 计算出理论值 vs T0 (式中v 0 331.45m / s为T 0 273.15K时的声速， T t 273.15K)
ZKY-SS声速测定实验仪（信号源、测定仪、 水槽）、示波器
信号源 换能器 移动支架
示波器
zky-ss型声速测定实验仪主要由压电陶瓷换能器 和读数标尺组成。
发射换能器的发射面与接收换能器的 接收面要保持互相平行！
压电陶瓷换能器是由压电陶瓷片和轻重两种金属组成 换 能 器 结 构 图
正负电极片
数据
2）逐差法处理实验数据（见书第10页）
Li 10 Li L11 L1 L12 L 2 L13 L3
5 (m m)
L14 L 4 L15 L5
Li 10 Li
5 ( mm )
L16 L6 L17 L 7 L18 L8 L19 L9 L 20 L10