压电换能器及其超声参数测定实验注意事项
超声波换能器检测方法
超声波换能器检测方法
超声波换能器的检测方法主要包括以下步骤：
1. 参数检测：检测换能器参数是否与电箱参数匹配，是否能达到理想效果。
2. 使用万用表分别测量换能器的电阻和电容值，比较数据与规格书上的数据是否相符。
3. 将换能器连接到示波器上，并用信号发生器发出不同频率的信号，观察示波器上显示的波形是否正确。
4. 将换能器连接到超声波检测仪上，通过控制信号发生器的输出电压和频率，观察检测仪上的显示结果。
如果显示正常，则说明换能器正常工作。
以上步骤完成后，您就可以对超声波换能器进行全面的检测了。
超声波衰减系数的测量实验报告
北京交通大学大学物理实验设计性实验报告实验题目超声波衰减系数的测量学院电气工程学院班级学号姓名首次实验时间年月日超声波衰减系数的测量实验方案一、实验任务：超声波在介质中传播，声波衰减与介质的特性和状态有关系，试用超声声速测定仪研究超声波在空气和液体（水）中的衰减系数，并研究超声波的频率与激励电信号波型对超声波在空气和水中的衰减系数的影响。
要求衰减系数测量误差不大于5%。
二、实验要求：1、参阅相关资料，了解超声波换能器种类，特别是压电式超声换能器工作原理。
了解超声波在不同介质中的传播特性。
2、熟悉超声声速测定仪和示波器的使用方法。
3、采用两种频率的正弦波分别测试超声波空气和液体（水）中的衰减系数，并确认数据结果的误差符合设计要求。
4、采用方波或脉冲波再分别测试超声波空气和液体（水）中的衰减系数，并确认数据结果的误差符合设计要求。
三、实验方案：1、物理模型的确立：超声波在损耗介质中的准驻波效应图1.超声波波束在空气中的传播和反射设产生超声波的波源处于坐标系原点O ，入射超声波波束沿坐标系x 轴方向传播，其波动方程为：()0=A exp y i t x ωγ-⎡⎤⎣⎦入 （1） 反射波的波动方程为：()(){}00=exp 2y RA i t x x ωγ+-反 （2） 其中，R 为反射系数，k i γα=-为波的传播系数，α是介质的衰减系数，2k πλ=是波矢。
入射波和反射波在0～0x 区间叠加，其合成波的波动方程为：()(){}()()()(){}0000022000000exp exp 2cos cos 2sin sin 2x x x x i t x x y A i t x RA i t x x e A e kx RA e k x x i A e kx RA e k x x ααωααωγωγ----=-++-⎡⎤⎡⎤⎣⎦⎣⎦⎡⎤⎡⎤=+----⎣⎦⎣⎦O X 0 X（3）合成波各点均作简谐振动，其振幅分布为：()()12002222002Re cos 2x x x x A A e R e k x x ααα---⎡⎤=++-⎣⎦（4） 如果利用超声波接收器作反射面，则超声波接收器收到的合成波振幅为: ()01x A A R e α-=+ (5) 因为超声波发生器和接收器是由同一材料制成，所以有：00A U A U =（6） 其中0U 是信号发生器输出电压数值，U 是示波器显示电压数值。
实验四 声速的测定一、实验目的 1 了解压电换能器的功能,
(2n 1)
A1 y x A2
负直线
相邻正负直线位置差 l l 2
x-y图形相邻出现正负直线时的位置差为 观察：示波器出现出现正/负直线 测量量：S2点位置 li
2
比较两种方法的异同点
【实验内容及数据处理】
f ＝ 1.谐振频率
2.驻波法
Hz
t 温度
C
测量8个相邻振幅最大值出现时S2的位置
.相位比较法 测量8条相邻正负直线出现时S2的位置 数据处理同驻波法
注意：S1和S2不能接触！
精品资料，祝您成功
实验四 声速的测定
一、实验目的 1. 了解压电换能器的功能，加深对驻波及振动合成 理论的理解； 2. 学习共振干涉法和相位比较法测定超声波在空气 中的传播速度； 二、实验仪器 SV5型声速测定仪、信号源、示波器 三、实验原理
声速：
f
声音的频率 f 等于信号源的频率；
声音的波长
的测定：共振干涉法和相位比较法
1. 共振干涉法
S2点振动相邻出现振幅最大值时的位置差：
l2 l1 l3 l2 ln 1 ln
2
2(ln1 ln )
观察：示波器出现振幅最大值 测量量：S2点位置 li
2. 相位比较法 S1和S2点振动分别输入到示波器合成x-y图形 声源S1点振动方程：
ln /mm
l1 l2 l3 l4
l5
l6 l7 l8
ln 4 /mm
(ln4 ln ) / 2
B类不确定度不计
( )
( )
( )
声速理论值
百分差
实验报告--声速的测量
物理实验报告姓名：专业：班级：学号：实验日期：实验教室： 5107 指导教师：一、【实验名称】超声波声速的测量二、【实验目的】1、了解声速的测量原理2、学习示波器的原理与使用3、学习用逐差法处理数据三、【仪器用具】1、SV-DH-3型声速测定仪段（资产编号）2、双踪示波器（资产编号）3、SVX-3型声速测定信号源（资产编号）四、【仪器用具】1.超声波与压电陶瓷换能器频率20Hz-20kHz的机械振动在弹性介质中传播形成声波，高于20kHz称为超声波，超声波的传播速度就是声波的传播速度，而超声波具有波长短，易于定向发射等优点，声速实验所采用的声波频率一般都在20～60kHz之间。
在此频率范围内，采用压电陶瓷换能器作为声波的发射器、接收器效果最佳。
图1 纵向换能器的结构简图压电陶瓷换能器根据它的工作方式，分为纵向（振动）换能器、径向（振动）换能器及弯曲振动换能器。
声速教学实验中所用的大多数采用纵向换能器。
图1为纵向换能器的结构简图。
2.共振干涉法（驻波法）测量声速假设在无限声场中，仅有一个点声源S1（发射换能器）和一个接收平面（接收换能器S2）。
当点声源发出声波后，在此声场中只有一个反射面（即接收换能器平面），并且只产生一次反射。
在上述假设条件下，发射波ξ1=Acos （ωt+2πx /λ)。
在S2处产生反射，反射波ξ2=A 1cos （ωt+2πx /λ)，信号相位与ξ1相反，幅度A 1＜A 。
ξ1与ξ2在反射平面相交叠加，合成波束ξ3ξ3=ξ1+ξ2=(A 1+A 2）cos （ωt-2πx /λ)+A 1cos （ωt+2πx /λ) =A 1cos(2πx /λ)cos ωt+A 2cos （ωt - 2πx /λ)由此可见，合成后的波束ξ3在幅度上，具有随cos(2πx /λ)呈周期变化的特性，在相位上，具有随(2πx /λ)呈周期变化的特性。
图4所示波形显示了叠加后的声波幅度，随距离按cos(2πx /λ)变化的特征。
1了解压电陶瓷换能器的功能及
一、目的
1.了解压电陶瓷换能器的功能及 超声波产生和接收的原理。 2.学会用共振干涉法和相位比较 法测定声速。
二、原理
• 压电效应ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
超声波的产生和接收都是利用压电陶瓷的压电效应
实现的。
逆压电效应： 正压电效应：
超声波的产生
电压
超声波的接收
声压
• 本实验采用由锆钛酸铝制成的压电陶瓷管作为电声 换能器的声速测定仪，当信号发生器的输出频率与压
要求：写出公式，代入数据，算出结果。 注意事项： 1.见教材上的注意事项 3。 2.不要引进“空程误差”。
•
声速测定仪
1、振荡频率在37~45KHz之间。 2、接收器S2 的位置由主尺刻度和手轮位置决定。主尺刻度 位于底座上，最小刻度为1mm, 手轮分为100格，每转一周，S2 平移1mm, 手轮最小刻度为0.01mm,可估读到0.001mm.）
数据处理: 按照教材的要求分别计算：
,,v,v
电陶瓷管的固有频率相同时，产生共振，超声波振幅
达到相对最大。
• 声波的传播速度与频率和波长的关系：
v f
实验中，频率 f 由信号发生器直接读出。所以，本实验 的主要任务是测量波长λ 。测量波长λ 常用两种方法： 1、共振干涉法 2、相位比较法。 实验方法 1、共振干涉法测量波长（详细过程参见教材） 2、相位比较法测量波长（详细过程参见教材） 实验仪器 声速测定仪、信号发生器、二踪示波器 仪器调整和共振频率的确定 1 、按照连线图连线。声速测定仪的 S1 连线信号发生 器，S2 连线二踪示波器的Y通道，二踪示波器的X通道连线 信号发生器. 2、其余步骤参见教材。
超声波测试(检测)用压电换能器的选择与使用
型号
频率（kHz） 可承受发射电压（V）
接收灵敏度（μv/μb）
TFS—10
10
500--2500
〉20
TFS—20
20
500--2500
〉20
TFS—30
30
500--2000
〉20
TFS—50
50
500--2000
〉20
TFS—80
80
500--2000
〉20
TFS—100
100
500--2000
苏州工业园区万象精密仪器有限公司
TEL：0512-67580695 67253426
稀土超磁致大功率发射系统
SZ-28 大功率发射机 SZ-08 稀土探头系列
压电式换能器系列
FSS 系列单发射双接收单孔测井换能器 FYS 系列声透射法测试跨孔对穿换能器 NS 系列串状接收换能器 TFS 系列平面夹芯式换能器 HKN-1 型单发双收单孔干孔换能器 HKN-2 型单发单收对穿干孔换能器 HFT 系列高频换能器 WH 系列微型换能器 PS 系列横波换能器 YS 型弯曲式接收换能器 YB-2 型增压式换能器 HN-1 型侧向测柱换能器
为了更好地发挥换能器的工作性能，满足不同测试要求，本系列产品可提供普通型（收发共 用）和内置信号前放电路型（单发单收）两种规格，可根据要求选定。产品基本参数如下：
可承受 接收灵敏度 换能器体积
型号
频率（kHz）
发射电压 (V) (μv/μb)
（mm）
FYS--55
10
500--1500
>20
Φ55×300
SZ-PS10
同上
35KW
同上
800×50
大学物理实验：超声声速测定
大学物理实验:超声声速测定————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期:超声声速测定声波特性的测量，如频率、波长、声速、声压衰减、相位等，是声波检测技术中的重要内容。
特别是声速的测量,不仅可以了解媒质的特性而且还可以了解媒质的状态变化,在声波定位、探伤、测距等应用中具有重要的实用意义。
例如,声波测井、声波测量气体或液体的浓度和比重、声波测量输油管中不同油品的分界面等等。
“声速的测量”是一个综合性声学实验。
实验中采用压电陶瓷超声换能器通过驻波法（共振干涉法)和相位比较法测量超声波在空气中的传播速度，这是一个非电量电测方法的应用。
通过这个实验可以重点学习如下内容:（1）实验方法：非电量的电测方法；测量声速的驻波法和相位比较法。
(２）测量方法:利用示波器测量电信号的极大值和观察李萨如图形测量相位差的方法。
（３)数据处理方法：求声波波长的逐差法。
(4)仪器调整使用方法:双踪示波器和函数信号发生器的正确调节和使用方法。
【实验目的】１.学习用驻波共振法和相位比较法测量超声波在空气中的传播速度。
２.了解压电换能器的功能。
3.学习用逐差法处理数据。
【实验仪器】SVX－５型声速测试仪信号源、SV－DH系列声速测试仪、双踪示波器等【实验原理】频率介于２0Hz~２0kHz 的机械波振动在弹性介质中的传播就形成声波，介于2０kH ｚ~５00MHz 的称为超声波，超声波的传播速度就是声波的传播速度,而超声波具有波长短，易于定向发射和会聚等优点，声速实验所采用的声波频率一般都在2０KHz ～60k Ｈz 之间。
在此频率范围内,采用压电陶瓷换能器作为声波的发射器、接收器、效果最佳。
根据声波各参量之间的关系可知f ⋅=λυ，其中υ为波速， λ为波长,f 为频率。
图4-５-1共振法测量声速实验装置在实验中，可以通过测定声波的波长λ和频率f 求声速。
压电换能器及其超声参数测定实验注意事项
压电换能器及其超声参数测定实验注意事项压电换能器是一种能够将电能与机械能相互转换的器件。
在超声参数测定实验中，压电换能器起到了重要的作用。
本文将介绍压电换能器及其在超声参数测定实验中的注意事项。
一、压电换能器的原理和特点压电换能器是一种利用压电效应将电能转换为机械能的器件。
它由压电片、电极和负载组成。
当施加电压时，压电片会产生机械应变，从而产生声波。
压电换能器具有体积小、重量轻、响应速度快、频率响应宽等特点，因此在超声参数测定实验中被广泛应用。
二、超声参数测定实验注意事项1. 实验前准备：在进行超声参数测定实验之前，需要对压电换能器进行检查，确保其电极无损坏，并且与测量设备正确连接。
同时，还需根据实验要求选择合适的工作频率和电压。
2. 实验环境：超声参数测定实验需要在无干扰的环境中进行，以避免外界噪声对实验结果的影响。
实验室应保持安静，并确保实验台面平整稳固。
3. 实验安全：在进行超声参数测定实验时，应注意安全操作。
避免触摸电极和高压电源，以防触电事故发生。
同时，实验时应佩戴适当的防护眼镜和手套，以防止误伤。
4. 实验步骤：按照实验要求进行实验步骤，确保操作的准确性和实验结果的可靠性。
在实验过程中，注意调节电压和频率，以获取所需的超声参数。
5. 实验数据：在超声参数测定实验中，需要准确记录实验数据。
包括输入电压、输出电压、工作频率等参数。
同时，还需要记录压电换能器所处的环境温度和湿度等参数，以便后续分析和比较实验结果。
6. 数据处理：对实验数据进行合理的处理和分析，计算得到所需的超声参数。
在数据处理过程中，要注意排除异常值和误差，确保结果的准确性和可靠性。
7. 结果讨论：在实验结果讨论中，要对实验结果进行合理的解释和分析。
比较不同实验条件下的结果差异，并探讨可能的原因。
同时，还可以对实验结果进行图表展示，以便更直观地表达。
8. 实验总结：在实验总结中，要对超声参数测定实验进行全面的总结和评价。
包括实验过程中遇到的问题和解决方法，实验结果的可靠性和准确性等方面。
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压电换能器及其超声参数测定实验注意事项
压电换能器是一种能够将电能转换为机械能的装置，广泛应用于超声波领域。
在进行压电换能器的超声参数测定实验时，需要注意一些事项，以确保实验结果的准确性和可靠性。
本文将介绍一些实验注意事项，供参考。
实验之前需要对压电换能器进行仔细检查。
检查压电换能器的外观是否完好，并检查连接线是否良好接触。
确保换能器没有损坏或磨损，否则可能会影响实验结果。
实验过程中需要使用合适的超声波发生器和探头。
超声波发生器的频率范围应与压电换能器的工作频率相匹配，以确保信号的传输和接收的准确性。
探头应选择合适的尺寸和形状，以适应不同实验需求。
在实验过程中，需要注意控制超声波的传播路径和传播介质。
传播路径应尽量保持直线，避免出现弯折和阻挡，以减少信号的衰减。
传播介质通常选择水或乙醇，以提供良好的声传导性能。
实验中应注意探头的位置和角度的选择。
探头的位置应使得超声波能够充分覆盖待测物体，并且距离物体表面适当。
角度的选择要根据实验需求和探头的特点来确定，确保获得准确的测量结果。
实验过程中还应注意控制超声波的功率和频率。
功率过高可能会导
致压电换能器的损坏，功率过低则可能导致信号的衰减。
频率的选择应根据待测物体的特性和实验需求来确定，以获得最佳的测量效果。
除了以上注意事项，实验中还需注意记录实验参数和测量结果。
记录实验参数可以帮助分析实验数据和进行后续的数据处理。
测量结果要准确可靠，可以多次重复实验以提高测量的可信度。
实验结束后需要及时清洗和保养压电换能器和探头。
清洗可以去除实验过程中可能残留的污垢，保养可以延长压电换能器和探头的使用寿命。
压电换能器的超声参数测定实验需要注意多个方面的问题。
从实验前的准备到实验过程的控制，再到实验后的数据记录和设备保养，每个环节都需要仔细处理。
只有确保实验的可靠性和准确性，才能获得有意义的实验结果。