超声实验报告
肝超声实验报告
实验名称：肝超声检查实验日期：2023年4月10日实验地点：XX医院超声科实验目的：1. 掌握肝超声检查的基本原理和操作方法。
2. 学会分析肝超声图像，了解肝脏的形态、大小、回声特点等。
3. 学会判断肝脏的病理变化，如脂肪肝、肝硬化、肿瘤等。
实验材料：1. 超声仪器一台，探头频率3.5MHz。
2. 肝脏超声检查床。
3. 被检者（志愿者）一名。
4. 肝脏超声检查记录表。
实验方法：1. 检查前准备：将被检者姓名、年龄、性别、病史等信息记录在肝脏超声检查记录表上。
2. 被检者准备：被检者取仰卧位，充分暴露腹部，放松腹部肌肉，保持平静呼吸。
3. 超声检查：将探头涂抹适量耦合剂，均匀涂抹在腹部皮肤上，调整探头角度，依次检查肝脏的各个切面。
4. 图像分析：观察肝脏的形态、大小、回声特点等，分析是否存在病理变化。
5. 结果记录：将检查结果记录在肝脏超声检查记录表上。
实验结果：1. 被检者基本情况：姓名：张三，年龄：35岁，性别：男，病史：无。
2. 肝脏超声检查结果：（1）肝脏形态：肝脏呈不规则形，左右叶比例基本正常。
（2）肝脏大小：肝脏长径约15cm，宽径约10cm，厚度约6cm。
（3）肝脏回声：肝脏实质回声均匀，分布均匀，未见明显异常回声。
（4）肝静脉：肝静脉走行正常，未见明显狭窄、扩张或血栓形成。
（5）门静脉：门静脉走行正常，未见明显狭窄、扩张或血栓形成。
（6）胆囊：胆囊形态正常，大小约8cm×3cm，壁厚约0.2cm，未见明显异常回声。
（7）肝脏血流：肝脏血流丰富，分布均匀，未见明显异常血流信号。
实验讨论：1. 本次实验中，被检者肝脏超声检查结果未见明显异常，表明其肝脏形态、大小、回声特点等均正常。
2. 肝超声检查是一种无创、简便、经济的检查方法，可广泛应用于肝脏疾病的诊断和随访。
3. 肝超声检查对于以下疾病具有较高的诊断价值：（1）脂肪肝：脂肪肝是肝脏最常见的疾病之一，肝超声检查可观察到肝脏回声增粗、增强，分布不均等特征。
超声实验报告肾
一、实验目的通过本次超声实验，了解肾脏的正常解剖结构、声学特征，以及如何通过超声检查诊断肾脏的常见疾病，如肾囊肿、肾结石等。
二、实验材料1. 超声诊断仪2. 肾脏模型3. 患者肾脏超声图像资料三、实验方法1. 观察肾脏模型，了解肾脏的解剖结构和声学特征。
2. 通过患者肾脏超声图像资料，分析肾脏的形态、大小、皮质、髓质等结构。
3. 学习肾脏常见疾病的超声表现，如肾囊肿、肾结石等。
4. 结合理论知识，对实验图像进行诊断和分析。
四、实验结果1. 肾脏解剖结构和声学特征- 肾脏位于腰部，左右各一，左右两侧肾脏大小略有差异。
- 肾脏的皮质、髓质和肾窦分别呈现不同的声学特征。
- 正常肾脏的皮质回声低而均匀，髓质回声高而密集，肾窦回声复杂。
2. 肾脏疾病超声表现- 肾囊肿：囊肿表现为边界清晰的圆形或椭圆形无回声区，内部回声均匀。
- 肾结石：结石表现为高回声，其后方伴有声影，形态多样，如点状、片状、颗粒状等。
- 肾积水：肾积水表现为肾窦、肾盏扩张，集合系统分离，形态不规则。
3. 实验图像诊断与分析- 通过观察实验图像，我们发现患者左肾大小形态正常，实质回声未见明显异常。
但左肾探及一大小约49mm×41mm的无回声，边界清晰，考虑为肾囊肿。
- 右肾形态饱满，实质回声未见明显异常，但集合系统分离，宽约1.9cm，肾盂约1.4cm，右侧输尿管可见扩张，考虑为肾积水。
五、实验讨论1. 肾脏超声检查是诊断肾脏疾病的重要手段，具有无创、便捷、经济等优点。
2. 通过本次实验，我们掌握了肾脏的正常解剖结构和声学特征，以及常见疾病的超声表现。
3. 在实际操作中，应注意以下几点：- 选择合适的探头和频率。
- 调整增益和聚焦，使图像清晰。
- 观察肾脏的各个切面，全面了解肾脏的形态和结构。
- 结合临床病史和实验室检查，进行综合分析。
六、实验结论通过本次超声实验，我们掌握了肾脏超声检查的基本原理和操作方法，了解了肾脏的正常解剖结构和声学特征，以及常见疾病的超声表现。
超声测距实验报告
超声测距实验报告一、实验目的本次超声测距实验的主要目的是研究和掌握利用超声波进行距离测量的原理和方法，并通过实际操作和数据分析，评估测量系统的精度和可靠性。
二、实验原理超声波是一种频率高于 20kHz 的机械波，其在空气中传播时具有良好的指向性和反射特性。
超声测距的基本原理是利用超声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间差来计算距离。
具体计算公式为：距离＝（超声波传播速度×传播时间）／ 2 。
在常温常压下，空气中超声波的传播速度约为 340 米/秒。
通过测量超声波从发射到接收的时间间隔 t，就可以计算出距离。
三、实验仪器与材料1、超声测距模块：包括发射探头和接收探头。
2、微控制器：用于控制超声模块的工作和处理数据。
3、显示设备：用于显示测量结果。
4、电源：为整个系统供电。
5、障碍物：用于反射超声波。
四、实验步骤1、硬件连接将超声测距模块的发射探头和接收探头正确连接到微控制器的相应引脚。
连接电源，确保系统正常供电。
将显示设备与微控制器连接，以便显示测量结果。
2、软件编程使用相应的编程语言，编写控制超声模块工作和处理数据的程序。
实现测量时间的计算和距离的换算，并将结果输出到显示设备。
3、系统调试运行程序，检查系统是否正常工作。
调整发射功率和接收灵敏度，以获得最佳的测量效果。
4、测量实验将障碍物放置在不同的距离处，进行多次测量。
记录每次测量的结果。
五、实验数据与分析以下是在不同距离下进行多次测量得到的数据：｜距离（米）｜测量值 1（米）｜测量值 2（米）｜测量值 3（米）｜平均值（米）｜误差（米）｜｜｜｜｜｜｜｜｜ 05 ｜ 048 ｜ 052 ｜ 050 ｜ 050 ｜ 000 ｜｜ 10 ｜ 095 ｜ 105 ｜ 100 ｜ 100 ｜ 000 ｜｜ 15 ｜ 148 ｜ 152 ｜ 150 ｜ 150 ｜ 000 ｜｜ 20 ｜ 190 ｜ 205 ｜ 195 ｜ 197 ｜ 003 ｜｜ 25 ｜ 240 ｜ 255 ｜ 245 ｜ 247 ｜ 003 ｜｜ 30 ｜ 290 ｜ 305 ｜ 295 ｜ 297 ｜ 003 ｜通过对实验数据的分析，可以看出在较近的距离（05 米至 15 米）内，测量误差较小，基本可以准确测量。
超声波声速的测量实验报告
超声波声速的测量实验报告一、实验目的1、了解超声波的产生、发射和接收的原理。
2、学会用驻波法和相位比较法测量超声波在空气中的传播速度。
3、掌握数字示波器和信号发生器的使用方法。
二、实验原理1、驻波法当超声波在介质中传播时，若在其传播方向上遇到障碍物，就会产生反射。
当反射波与入射波频率相同、振幅相等、传播方向相反时，两者会相互干涉形成驻波。
在驻波场中，波腹处声压最大，波节处声压最小。
相邻两波腹（或波节）之间的距离为半波长。
通过测量相邻两波腹（或波节）之间的距离，就可以计算出超声波的波长，再根据超声波的频率，即可求出超声波的传播速度。
2、相位比较法从发射换能器发出的超声波通过介质传播到接收换能器，在同一时刻发射波与接收波之间存在着相位差。
当改变两个换能器之间的距离时，相位差也会随之改变。
当两个换能器之间的距离改变一个波长时，相位差会变化2π。
通过观察示波器上两列波的相位差变化，就可以测量出超声波的波长，进而求出超声波的传播速度。
三、实验仪器1、超声波实验仪2、数字示波器3、信号发生器四、实验步骤1、驻波法（1）将超声实验仪和数字示波器连接好，打开电源。
（2）调节信号发生器的输出频率，使发射换能器处于谐振状态，此时示波器上显示的正弦波振幅最大。
（3）移动接收换能器，观察示波器上正弦波振幅的变化，找到振幅最大的位置，即波腹位置；再找到振幅最小的位置，即波节位置。
（4）测量相邻两个波腹（或波节）之间的距离，重复测量多次，取平均值，计算出超声波的波长。
（5）从信号发生器上读出超声波的频率，根据公式 v ＝fλ 计算出超声波在空气中的传播速度。
2、相位比较法（1）按照驻波法的步骤连接好实验仪器，并使发射换能器处于谐振状态。
（2）将示波器的工作模式设置为“XY”模式。
（3）移动接收换能器，观察示波器上李萨如图形的变化。
当图形由直线变为椭圆，再变为直线时，接收换能器移动的距离即为一个波长。
（4）重复测量多次，取平均值，计算出超声波的波长。
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。
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。
超声多普勒测速实验报告
一、实验目的1. 理解并验证超声多普勒测速原理。
2. 掌握超声多普勒测速仪的使用方法。
3. 通过实验测量物体的运动速度，并分析实验结果。
二、实验原理多普勒效应是指当声源和观察者之间存在相对运动时，观察者接收到的声波频率会发生变化。
在超声多普勒测速实验中，利用这一原理来测量物体的运动速度。
实验中，超声波发射器向被测物体发射一定频率的超声波，当超声波遇到物体时，部分超声波被反射回来。
由于物体在运动，反射回来的超声波频率会发生变化，这种变化称为多普勒频移。
通过测量多普勒频移，可以计算出物体的运动速度。
三、实验仪器与材料1. 超声多普勒测速仪2. 被测物体（如小车、转盘等）3. 超声波发射器4. 接收器5. 数据采集器6. 计算机7. 信号线四、实验步骤1. 将超声波发射器、接收器和数据采集器按照实验要求连接好。
2. 将被测物体放置在实验平台上，并确保其能够稳定运动。
3. 打开超声多普勒测速仪，设置好测量参数，如超声波频率、采样频率等。
4. 启动被测物体，使其开始运动。
5. 超声多普勒测速仪会自动采集发射和接收到的超声波信号，并计算出多普勒频移。
6. 将采集到的数据传输到计算机上，进行进一步分析。
五、实验结果与分析1. 实验结果显示，被测物体的运动速度与多普勒频移之间存在线性关系。
2. 通过实验数据，可以计算出物体的运动速度，并与理论值进行比较。
3. 实验结果表明，超声多普勒测速原理在实际应用中具有较高的准确性和可靠性。
六、实验总结1. 超声多普勒测速实验验证了多普勒效应原理在实际测量中的应用。
2. 通过实验，掌握了超声多普勒测速仪的使用方法，并了解了其测量原理。
3. 实验结果表明，超声多普勒测速技术在测量物体运动速度方面具有较高的准确性和可靠性。
七、实验拓展1. 研究不同超声波频率对测速精度的影响。
2. 探讨超声多普勒测速技术在其他领域的应用，如医学、交通等。
八、注意事项1. 实验过程中，注意保持超声波发射器和接收器之间的距离稳定，避免影响测量结果。
超声的实验方法实验报告
一、实验目的1. 了解超声波的产生原理及其在生活中的应用。
2. 掌握超声波测量距离的方法。
3. 通过实验验证超声波在不同介质中的传播特性。
二、实验原理超声波是一种频率高于20kHz的声波，具有较强的穿透力和方向性。
超声波在介质中传播时，会受到介质的密度、弹性模量、泊松比等因素的影响。
本实验采用相位法测量超声波在空气中的传播速度，并通过实验验证超声波在不同介质中的传播特性。
三、实验器材1. 超声波发射器2. 超声波接收器3. 信号发生器4. 示波器5. 测量尺6. 玻璃管7. 水盆8. 甘油9. 粉末10. 铁块四、实验步骤1. 将超声波发射器和接收器分别固定在实验台上，两者之间的距离为L。
2. 打开信号发生器，调节频率为超声波频率，并观察示波器上发射器和接收器信号的相位差。
3. 记录下不同介质（空气、玻璃管、水盆、甘油、粉末、铁块）中的相位差。
4. 利用公式v = fλ（其中v为声速，f为频率，λ为波长）计算超声波在不同介质中的传播速度。
5. 通过实验验证超声波在不同介质中的传播特性。
五、实验数据及结果1. 超声波在空气中的传播速度：v = 343m/s2. 超声波在玻璃管中的传播速度：v = 5900m/s3. 超声波在水盆中的传播速度：v = 1480m/s4. 超声波在甘油中的传播速度：v = 1620m/s5. 超声波在粉末中的传播速度：v = 530m/s6. 超声波在铁块中的传播速度：v = 5940m/s六、实验分析1. 通过实验数据可以看出，超声波在不同介质中的传播速度存在差异，这与介质的密度、弹性模量、泊松比等因素有关。
2. 在实验过程中，发现超声波在玻璃管、水盆、甘油等介质中的传播速度较快，而在粉末、铁块等介质中的传播速度较慢。
3. 通过实验验证了超声波在空气中、玻璃管、水盆、甘油、粉末、铁块等介质中的传播特性。
七、实验结论1. 超声波在介质中的传播速度受到介质密度、弹性模量、泊松比等因素的影响。
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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，这利用的是逆压电效应，若利用正压电效应可将超声能转变成电能，这样就可实现超声波的接收。
2). 压电材料压电材料分为二类，一类是天然的或人工制造的压电单晶，另一类是多晶压电陶瓷材料。
选择压电材料，我们不只考虑它的力学性质，还要考虑它的电学性质，而且要进一步考虑电学和力学相互耦合的性质，这些分别涉及到弹性常数、介电常数和独特的压电常数。
3). 超声探头把其他形式的能量转换为声能或把声能转换为其他形式的能量的器件称为超声波换能器，亦称超声探头。
其主要种类为： a. 直探头直探头也称平探头，用于发射和接收纵波。
b. 斜探头由于产生纵波最为容易，而且转换效率也高，因此，在超声波分析测试中需要其它波型时，大都考虑首先获得纵波，然后再利用波型转换来得到其它波型。
斜探头即是考虑了斜楔对波型转换的作用原理后，利用纵波在斜楔与工件界面上的波型转换而在工件中产生所需波型的一种探头。
c. 水浸式探头探头采用水浸型式可以获得稳定的声耦合，由于用水作耦合，无需与工件相接触，可不用保护膜。
但由于晶片与水直接接触，而且二者的声阻抗又相差极大，因此只有17%的能量传入水中，为了提高水浸探头辐射到水中的声能，可以考虑在压电晶片前面覆盖一层匹配介质。
2．超声波的传播1). 波型转换及全反射超声波是弹性介质中传播的一种弹性波。
当声波倾斜入射到异质界面时，除了产生与入射波同类型的反射波和折射波以外，还会产生与入射波不同类型的反射波和折射波，这种现象称为波型转换。
由于液体、气体媒质中只能传播纵波，只有固体媒质才能同时传播纵波和横波，因此波型转换只可能在固体中产生。
同时还应指出，尽管气体媒质理论上可以传播纵波，但由于气体特性阻抗远远小于固体或液体的特性阻抗，使声波在固/气或液/气界面上产生全反射。
因此可以认为声波难以从固体或液体中进入气体。
2). 超声波的反射与折射超声波从一个媒质传播到另一个媒质时，在两种媒质的分界面上，一部分能量反射回原媒质内，称为反射波；另一部分能量透过界面在另一种媒质内传播，称透射波或折射波。
反射波和折射波的传播方向由反射、折射定律来确定。
即：22111sin sin sin sin sin s sL L s s L L L L c c c c c ββγγα==== 式中：αL 表示纵波入射角；γL 表示纵波反射角；γS 表示横波反射角；βL 表示纵波折射角；βS 表示横波折射角，c L1表示第一媒质中的纵波声速；c S1表示第一媒质中的横波声速 ；c L2表示第二媒质中的纵波声速；c S2表示第二媒质中的横波声速。
3). 临界角根据声波反射和折射的正弦定律，入射声波存在一些特征角，即第一、第二临界角。
第一临界角：超声波纵波倾斜入射到界面上，若第二介质纵波波速C L2大于第一种介质中纵波波速C L1，则纵波折射角大于纵波入射角，即βL >αL 。
当纵波折射角为90 °时的纵波入射角定义为第一临界角α1m 。
2111sin L L m C C -=α 显然当入射角αL <α1m 时，折射介质中即有纵波又有横波。
第二临界角：若第二介质横波波速C S2大于第一种介质中纵波波速C L1，即C S2>C L1，则横波折射角大于纵波入射角，即βS >αL 。
当横波折射角为90 °时的纵波入射角定义为第二临界角α２m 。
2112sin S L m C C -=α 当入射角α1m <αL <α2m 时，折射介质中只有横波而无纵波存在。
当入射角αL >α2m 时，折射介质中既无纵波也无横波，此时在第二介质的表面上就会产生声表面波。
3． 探头的延迟及声速的测定1). 超声探头的延迟和折射角沿超声波传播路径声波传播的距离称为声程，超声波沿某一声程的传播时间称为声时。
在利用超声探头进行测试中，超声源产生超声波并不是直接进入被测材料的，而是先在探头内部产生超声波，再通过一定的媒介使超声波进入被测材料内部，因此超声波产生后在介质中传播的声程包括探头内部的声程S 0和被测材料中的声程S ，如图3所示，其中S 0定义为超声探头的延迟，单位可用毫米（声程）或微秒（声时）表示。
理论上讲，直探头和斜探头都有延迟，只是直探头的延迟通常较小而被忽略。
对于斜探头，我们定义晶片中心法线与探测面的交点为探头的入射点，定义在被测材料内部声束线与探测面法线的夹角为探头在该材料中的折射角β。
CC 图2 超声波的反射与折射图4 探头的扩散和衰减2). 声速的测量在本实验中，我们利用脉冲反射方法进行测量，仪器首先产生一个高压负脉冲激励超声波换能器，换能器则产生一个有一定周期的波包，该波包在材料中传播遇到障碍物时发生反射，反射波被同一个换能器接收，通过仪器显示在示波器上。
超声波在介质中传播，介质中会产生附加的压强，我们称为声压，在示波器上显示的波包的振幅正比于接收到声波的声压，而波包的波峰对应的时间为超声波从发射到被接收在探头内部和材料中的传播时间。
对已知反射体的反射波传播时间的测量就可以测量超声波在该材料中的声速。
在本实验中，探头发射的超声波不是严格的平面波，并且声束呈发散状，如图4所示，因此在声波传播方向上，声压随声程的增大而减小；而在垂直声波传播方向上，声束中心轴线上声压最大。
在分析测试中，声程由反射回波波幅的最大点对应的声程确定。
4． 弹性常数与声速超声波是一种弹性波，在各向同性的固体材料中，根据应力和应变满足的虎克定律，可以求得超声波传播的特征222221tc ∂Φ∂=Φ∇其中Φ为势函数，c 为超声波传播速度。
在固体介质内部，超声波可以按纵波或横波两种波型传播，对于同一种材料，其纵波波速和横波波速的大小一般是不一样的，但是，它们都是由弹性介质的密度、弹性模量和泊松比等弹性参数决定。
利用测量超声波速度的方法可以测量材料有关的弹性常数。
无论纵波还是横波，其速度都可以表示为：图3 斜探头的延迟和折射角td C =其中，d 为声波传播距离，t 为声波传播时间。
材料的弹性常数可以表示为声速的函数：1)43(222--=T T c E s ρ)1(2222--=T T σ)3/4(22-=T c s ρκ其中：T=c L /c S ，c L ：介质中纵波声速，c S ：介质中横波声速，ρ：介质的密度，E ：杨氏模量，σ：波松系数，κ：体弹性模量。
5. 超声波扫描成像在超声水槽内，利用丝杠移动水浸式聚焦探头改变其位置，可对试块进行二维扫描式测量，将逐点的测量值传输给计算机，用色彩表示不同的深度等，应用相应的程序作出图像，这样就可对试块直观地进行观测。
三、实验装置本实验使用的是一台数字智能化的“超声波分析测试仪”。
它主要有主机，超声波发射接收卡，A/D 转换卡和超声波换能器（探头）。
本仪器是基于微机的分析测试设备，其操作使用是通过软件界面实现的。
本实验中使用的试块为钻有６个Φ1横通孔钢和铝试块各一块。
尺寸如图5所示：四、实验内容1. 测量直探头和斜探头的延迟及斜探头在不同材质中的折射角。
在本实验中可以采用横孔人工反射体测量探头的延迟及折射角。
设探头的延迟为t 0，两个横孔的深度分别是 H 1和H 2，在示波器上可以测得两波对应的声时分别为t `1和t `2，它们里面都包含有探头延迟t 0，这样通过联立方程或线性拟合计算，我们就可以得到探头延迟。
图5 试块的尺寸(mm)102. 测量钢、铝二种材质中超声波纵波速度和横波速度；3. 分别计算钢、铝二种固体的杨氏模量、体弹性模量，泊松比。
4. 利用超声扫描成像进行水下模拟观测。
五、实验数据处理1. 直探头测量超声波纵波在钢材和铝材中的传播速度及直探头延迟T 0 (1) 在钢材中设声程S=2H （纵波在钢材内传播的总距离）；声时t=T+t 0，T 为纵波在钢材中传播所用时间，t 0为探头总延迟,探头延迟T 0=0.5 t 0。
则S=2H=C L 钢T= C L 钢t- C L 钢t 0 H=0.5 C L 钢t- 0.5C L 钢t 0将H 统一成μm 单位后进行线性拟合得：所以0.5 C L 钢=2972, 0.5C L 钢t 0=620.03即C L 钢=2x2972=5944m/s; T0=0.5 t 0=620.03/5944=0.104μs(2) 在铝材中图15.8 斜探头折射角测量同理得：H=0.5 C L铝t- 0.5C L铝t0将H统一成μm单位后将H和t进行线性拟合得：C L铝=2x3181.3=6326.6 m/s; T0=0.5 t0=247.82/6326.6=0.039μs2.斜探头测超声波横波在钢材和铝材中的传播速度、折射角β、入射角α及斜探头延迟T0 (1)在钢材中由几何关系可得：L=tanβ·H+b；其中b为常数将H、L统一单位为cm后进行线性拟合：设声程S=2H/cos β（纵波在钢材内传播的总距离）；声时t=T+t 0，T 为纵波在钢材中传播所用时间，t 0为探头总延迟,探头延迟T 0=0.5 t 0。