超声波在固体中播速度测量

超声波在固体中传播速度的测量【实验目的】1、学会用时差法测定超声波在固体中的传输速度。2、学会用逐差法处理实验数据。3、熟悉超声波发生器、数字显示尺、数字示波器等仪器的使用。【实验原理】在固体中传播的声波是很复杂的，它包括纵波、横波、扭转波、弯曲波、表面波等，而且各种声速都与固体棒的形状有关，金属棒一般为各向异性结晶体，沿任何方向可有三种波传播。时差法测量原理在实际工程中，时差法测量声速得到广泛的应用。时差法测试声速的基本原理是基于速度公式：CL (1)tΔLΔt，从而计算出声波的传播速度C实验上，在一定的距离之间由控制电路定时发出一个声脉冲波，经过一段距离的传播后到达接收换能器。接收到的信号经放大，滤波后由高精度计时电路求出声波从发出到接收这个在介质传播中经过的时间，从而计算出在某一介质中的传播速度。只因为不用目测的方法，而由仪器本身来计测，所以其测量精度相对于驻波法和相位比较法要高。同样在液体中传播时，由于只检测首先到达的声波的时间，而与其它回波无关，这样回波的影响比较小，因此测量的结果较为准确，所以工程中往往采用时差法来测量。图1发射波与接收波【仪器与器材】SVX-7SV-DH-7A型测试架、数字示波器、材料样品（玻璃棒。【实验内容与步骤】测量超声波在铝棒中传播速度图5 时差法测量超声波在固体中传播速度接线图按图2（），SVX-7声速测试仪信号源上的计时器不跳字为好。S1端面朝上竖立放置于托盘上，在换能器端面和长固体棒A0的端面上涂上适量的耦合剂，再把长固体棒A0放在发射面上，使其紧密接触并S2A0S2体棒A0端面接触。这时SVX-声速测试仪信号源上的计时器的读数为t0(s)SV-DH-7型测试架上数显尺给出固体棒A0L0(mm)S2长固体棒A1(与A0完全相同)两端面上涂上适量的耦合剂，置于下面的固体棒A0之上，S2t1，固体棒A1L1，将相应数据填在表1中。C1，提升接收换能器S2，将另一根短固体棒A2上适量的耦合剂，置于下面的长固体棒A1之上，并保持良好接触，再移下接收换能器S2t2，短固体棒A2L2。将相应数据填在表1中。测量超声波在有机玻璃棒中传播速度G0G1和G2，测量步骤1.2中，并进行数据处理。测量超声波在有机玻璃和铝连接棒中传播速度2G0G1A0/1玻璃棒和铝棒中的速度，测量步骤（1）～（4）1.3并进行数据处理。【注意事项】避免声速测试仪信号源的发射换能器发射S1与接收换能器S2接收端面短路。S2接收端面与材料棒接触过紧。SV-DH-7A型测试架上的数显尺用后应关闭电源。【数据处理】1 C1=(L1-L0)/(t-t)计算得长固体棒A/G1中的超声波声速C11 2 C2=(L2-L1)/(t-t)计算得短固体棒A/G2中的超声波声速C22 C1C2C，并根据提供的参考值计算百分误差Δ(%)。2 (3)C=(L2-L0)/(t-t)C2 L(mm)it(μs)iCL(mm)it(μs)iC(m/s)iC(m/s)0------1LLC10CC1tt1 0C 1 222CLL 22 1tt2 1Δ＝AL(mm)it(μs)iCL(mm)it(μs)iC(m/s)iC(m/s)0------1LLC101ttCCC122=1 02CLL 22 1tt2 1Δ＝GL(mm)it(μs)iCL(mm)it(μs)iC(m/s)iCAG(m/s)0------1C1LLtt101 0C 2LLtt02C 2LLAG12 02tt2 1固体中的纵波声速参考数据：铝：CA=5150m/s， 有机玻璃：CG=2200由于多种原因，实际测得的声速范围可能会较大。【思考题】1、声速测量中共振干涉法、相位法、时差法有何异同？2、声音在不同介质中传播有何区别？声速为什么会