超声波测试原理及应用教学课件

超声波测试原理及应用36、如果我们国家的法律中只有某种神灵，而不是殚精竭虑将神灵揉进宪法，总体上来说，法律就会更好。——马克·吐温37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之时。——威·皮物特38、若是没有公众舆论的支持，法律是丝毫没有力量的。——菲力普斯39、一个判例造出另一个判例，它们迅速累聚，进而变成法律。——朱尼厄斯40、人类法律，事物有规律，这是不容忽视的。——爱献生超声波测试原理及应用超声波测试原理及应用36、如果我们国家的法律中只有某种神灵，而不是殚精竭虑将神灵揉进宪法，总体上来说，法律就会更好。——马克·吐温37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之时。——威·皮物特38、若是没有公众舆论的支持，法律是丝毫没有力量的。——菲力普斯39、一个判例造出另一个判例，它们迅速累聚，进而变成法律。——朱尼厄斯40、人类法律，事物有规律，这是不容忽视的。——爱献生专题实验超声波测试原理及应用实验Z11超声波的产生与传播实验Z1,2固体弹性常数的测量实验Z13超声波的探测附录C2型超声波实验仪操作说专题实验实验Z11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。外力￡石英晶体结构拉力作用下的极化农村中学语文阅读教学现状不容乐观，它存在着许多不足：阅读教学演化为分析教学、表演教学、肢解式教学，往往忽略了阅读的本质，忽视了学生的主体体验与感受，难以养成学生良好的阅读能力。为此，农村中学语文教师应该立足学校与学生实际，在新课程理念的引领下积极提升语文阅读教学水平。一、让课堂响起琅琅书声在阅读教学中，朗读是最有效的一种阅读训练形式，声情并茂的朗读能把学生带入作品的艺术境界中，使学生如临其境、如闻其声、如见其人，在头脑中浮现出作品所描绘的情景。优秀的作品往往既有美妙的、令人神往的景物描写，又有细腻温馨的感情抒发，可谓情文并茂，文质兼美。如果单靠教师的讲解，学生难以领略到文章的奇妙之处，而声情并茂的朗读，既可以帮助学生理解语义、唤起文章中美的形象、再现情景，还能撩拨学生心灵的琴弦，在心灵深处产生共鸣，在领悟文章内涵的同时陶冶情操。二、鼓励学生独立思考、大胆质疑语文课程标准指出：阅读教学是学生、教师、文本之间的对话过程。教师、学生与文本存在着多重对话关系，这些都为学生的个体阅读提供了良好的环境和条件，但对话的中心是每一个学生，所以必须强调学生阅读的自主性和独立性，文本的意义要让学生在阅读过程中自行发现、自行构建起来。农村学生性格相对内向、腼腆，他们不敢发问、不善质疑、不善思索，只是全盘接纳教师传授的现成知识，因而也就感到无问题和无疑问。所以教师要摆正自己的位置，成为学生学习的合作者，鼓励学生大胆向教师质疑，向教材质疑，在质疑中求疑，在求疑中发展思维。教师还应遵循“延迟判断原则”，对某些学生提出的“光怪陆离”的想法，不要当即做出判断，不要粗暴扼杀，以保证课堂气氛的和谐、民主。三、提倡合作型教学模式语文课程标准指出：“学生是学习和发展的主体。语文课程必须根据学生身心发展和语文学习的特点，关注学生的个体差异和不同的学习需求，爱护学生的好奇心和求知欲，充分调动学生的主动意识和进取精神，倡导自主、合作、探究的学习方式。”在学习过程中，学生是自觉主动的学习者，教师是倾听者、欣赏者、引导者、调节者、引燃思维火花者，新课标课堂教学设计最核心的一点是把教师“教”的过程变为学生“学”的过程。曾经见过这样的语文课：教室里，学生没有固定的座位，没有教师讲学生听、教师教学生学的严格形式，没有正襟危坐、鸦雀无声的肃穆课堂气氛，学生们通过自主阅读、彼此切磋，可以与教师共同讨论……这个教师真正起到主导作用，他相信学生的能力，充分挖掘学生的潜力，放手让学生自主学习，让他们在获取最真实的阅读感受、体验享受到审美乐趣的同时汲取了知识、提高了学养、增强了阅读能力。四、让课外阅读走向课内“一学期一本教科书，一篇文章讲两三节”的教学形式在课改环境下早已显示它的弊端，学生无法从这样的教学形式中汲取到足够的养分。“厚积薄发，熟能生巧”，没有大量的阅读输入，就不可能有良好的运用输出，更谈不上创新运用了。教师应该通过各种方式，让大量的课外阅读走进课内。1．推荐阅读作为学生学习引导者的教师，要帮学生把好阅读关，把有质量、有品味、内容健康的好杂志好文章推荐给学生。教师也可以具体向学生推荐某篇文章，设计一些问题，以“任务型”的形式让学生带着问题去阅读，这种给学生规定了阅读方向的形式，是比较简便和行之有效的。2．自选阅读让学生自由选择书籍带进课内阅读，然后把自己感受最深的记录下来。写成读书笔记的自选阅读方式，是学生对自我、对生命、对世界的最真实最朴素的感觉。小小的笔记，点点和滴滴，丰富了积累，是写作的源头，是创作的火花。五、帮助学生形成良好的阅读习惯1．“不动笔墨不读书”。阅读时，读一读，圈一圈,划一划，想一想,抄一抄，写一写，强调动眼、动手、动脑，做到心神意行合一。2．摘录批注。阅读过程中，加以摘录批注，把有价值的内容筛选摘录出来，可以快速地掌握知识；摘录之后的细研细读，是有效的知识积累的办法；摘录批注将文体信息与阅读者的信息有机结合起来，释放了学生的创造性，激发了学生的个性思维。3．写读后感。如果说摘录是筛选信息，批注是点评信息，那么写读后感则是阅读者对信息的生发。它既能培养学生深入思考的能力，也能锻炼学生写“有感而发，写有针对性的、言之有物的”文章的能力，其实质是将读和写很好地结合起来。《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》(以下简称《规划纲要》)明确提出“到2020年基本建成覆盖城乡各级各类学校教育信息体系”“重点加强农村学校信息基础建设，缩小城乡数字化差距”。学校信息化软环境建设是教育信息化建设的重要组成部分。教育信息化软环境是一个较抽象的概念，一般是指教育信息化的政策文件、数字化教育软件和与信息技术相关的人文环境。在学校教育信息化建设中，人的作用至关重要，笔者就学校信息化建设的决策者(校长)，信息技术应用的引领者(教师)和信息化教育的学习主体(学生)谈几点自己的对策建议：一、提升校长在教育信息化环境下的领导力校长是学校的决策者。作为学校的“一把手”，在当今教育信息化的环境下，学校信息化领导能力是校长治校不可缺少的重要领导能力之一。主要应体现在：(1)校长应提高自己的教育信息化意识，在办学特色中融入教育信息化理念；(2)统筹规划、因地制宜地制定学校教育信息化建设和发展规划；(3)在硬件和软件资源建设中，校长必须了解学校自身条件和外部环境，获得更多的外部支持；(4)在日常教育教学工作，监管和领导好信息技术在教育教学中的应用，明确信息技术应用的目标、任务和健全管理制度；(5)提高校长教育信息化的校园文化建设领导力，校园文化是学校发展的动力，校长必须在校园文化建设中融入教育信息内容，创造与信息时代相适应的教育观、学生观，促进学校教育信息化的持续发展。二、健全学校教育信息化建设管理机构在传统教育中，学校设有教导处、总务处、政教处和教研处等管理机构。在学校教育信息化建设中，信息技术在学校教育教学中地位越来越突出，与之相关的事务也越来越多，学校必须成立一个与信息时代相适应的组织机构专职负责学校教育化的建设。早在“十一五”期间，江西省电教馆就明确要求现代教育技术示范校必须成立现代教育技术工作领导小组，学校设立电教处。《规划纲要》提出要加速农村学校教育信息化建设的进程，所以农村学校也应该设立电教处，承担起学校信息化建设的重任。学校电教处的工作应该是协助校长做好学校教育信息化的中长期发展规划，制定年度计划和目标任务，组织实施教师信息技术培训和学生信息技术教学工作，年度学校信息技术工作的评价。还有学校校园网的建设、管理和维护；电子阅览室的管理与维持；学校学生电脑机房的管理与维护；学校广播网和电视网的管理和维护等。确保学校现代教育设备正常运行，为教师和学生学习和应用教育信息技术提供良好的条件。三、打造一支掌握教育信息技术的“全能型”教师队伍农村中小学教师应用信息技术的能力普遍较差是个不争的事实。大多数学校缺少信息技术专业教师，个别学校原有的信息技术专业教师都因为学校信息技术条件差，又得不到学校的重视，看不到自身发展的前景而改教其他学科，农村学校信息技术专业教师严重断层。农村学校要建立一支掌握现代教育信息技术的教师队伍，由于农村学校教师教学任务繁重和学校经济条件有限，不可能大规模和经常性送教师到信息技术专业机构培训，所以必须引进或培训一名信息技术专业教师，并为他创造更多更好的教学生活条件。充分发挥信息技术教师的带头示范作用，并通过信息技术技术教师不断地对本校教师进行培训和指导，根据本校教师的实际情况，制订培训计划和目标，逐步使本校教师学会信息技术基本知识；学会电子备课；学会制作课件和课件的二次开发；学会各种现代教育技术设备的使用维护等。农村学校应促使教师在教学实践中互帮互学，为农村教师在信息技术学习与应用提供便利和长期而有力的支撑，为学校打造一支掌握教育信息技术的“全能型”教师队伍。四、充分利用现有条件，提高学生的信息素养目前乃至今后较长时间内，农村信息技术设施条件较差，大多数学校不能正常开设信息技术课程。农村学校学生人均拥有计算机数少、计算机配置低，上课时只能两三名学生共用一台计算机。很多学校的互联网也没接进计算机教室，学生不能进行网络学习。农村学校学生与城市学校学生的信息素养相差巨大。虽然农村学校信息技术设施条件差，学校也应想尽办法创造条件，充分利用现有设备，尽可能地提高学生计算机的使用率，如利用课余时间开放计算机室，让学生多接触信息技术。学生是学习主体，教育信息化必须有学生的参与，他们也是信息社会的主人，应该学会应用信息技术的技能和方法。教师应通过各种途径培养学生获得信息、分析信息、处理信息的能力，努力提高学生的信息素养，加速农村学校信息化建设的进程。《规划纲要》吹响了农村教育信息化建设的号角，农村教育信息化建设将成为热点和重点。只有农村教育实现了信息化，我国教育才能真正实现信息化，才能真正实现我国教育的均衡发展。专题实验超声波测试原理及应用实验Z11超声波的产生与传播实验Z1,2固体弹性常数的测量实验Z13超声波的探测附录C2型超声波实验仪操作说专题实验实验Z11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。外力￡石英晶体结构拉力作用下的极化专题实验2、脉冲超声波的产生及其特点用于产生和接收超声波的材料一般被制成片状(晶片),并在其正反两面镀上导电层(如镀银层)作为正负电极。如果在电极两端施加一脉冲电压,则晶片发生弹性形变,随后发生自由振动,并在晶片厚度方向形成驻波,如图1-2(a)所示。如果晶片的两侧存在其它弹性介质,则会向两侧发射弹性波,波的频率与晶a)晶体振动b)脉冲波片的材料和厚度有关1-2脉冲超声波的产生适当选择晶片的厚度,使其产生弹性波的频率在超声波频率范围内,则该晶片即可产生超声波。在晶片的振动过程中,由于能量的减少,其振幅也逐渐减小,因此它发射出的是一个超声波波包,称为脉冲波,如图1-2(b)所示专题实验3、超声波波型及换能器种类如果片内部质点的振动方向垂直于晶片平面,那么晶片向外发射的就是超声波。超声波在介质中传播可以有不同形式,它取决于介质可以承受何种作用力以及如何对介质激发超声波。通常有如下三种纵波波型:当介质中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。任何固体介质当其体积发生交替变化时均能产生纵波横波波型:当介质中质点的振动方向与超声波垂直时,此种超声波为横波波型。由于固体介质除了能承受体积变形外,还能够承受切变变形。当其中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表面波波型:是沿着固体表面传播的具有纵波和横波的双重性质的波。表面波可以看成是由平行于表面的纵波和垂直于横波的横波合成,振动质点的轨迹为一椭圆,在距表面1/4波长深处振幅最强,随着深度的增加很快率减,实际上离表面一个波长以上的地方,质点振动的振幅已经很微弱了。专题实验常用的超声波探头有直探头和斜探头两种,其结构如图1-3所示。探头通过保护膜或斜楔向外发射超声波;吸收背衬的作用是吸收晶片向背面发射的声波,以减少外亮2品片3收背村电接劣匹电思杂波:匹配电感的作用是调整脉保护膜7b斜楔冲波的波形。一般,直探头产生图1-3直探头和斜探头的基本结构(a)直探头(b)斜探头纵波,斜探头产生横波或表面波另一种可变角探头,如图1-4所曰按插件示。其中探头芯可以旋转,通过探头芯改变探头的入射角θ,得到不同折射角的斜探头。当θ=0时成为图1-4可变角探头示意图直探头专题实验4、探头的延迟1)直探头的延迟图1-5是超声波在试块中传播的示意图。图1-6为示波器接收得到的超声波信号。S称为始波,t为电脉冲施加在压电晶片的时刻,也是发射超声波始波的初始时刻,B1称为试块的1次底面回波,t1是超声波传播到试块底面,又发射回来,被同一个探头接收的时刻。因此,t对应于超声波在试块内往复传的2次底面回波,它对应超声波在试块内往复传播到品片试块的上表面后,部有机玻璃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。15脉中超声在试块中的传播图16直探头延迟的专题实验依次类推,有3次、4次和多次底面反射回波。当有机玻璃的厚度可以忽略时,探头无延迟,因此,超声波在试块中传播到底面的时间为t=4血,如果试块材质均匀,超声波声速C定,则超声波在试块中的传播距离为S=Ct。有机玻璃的厚度不能忽略时,直探头的延迟为t=21-122)斜探头的延迟参照图1-7,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R和R2圆弧面上。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和2。由于R1=2R2因此斜探头的延迟为:t=21-125、超声波的反射、折射与波型转换在斜探头中,从晶片产生的超声波为纵波,它通过斜楔使超声波折射到专题实验片试块内部,同时可以有机玻璃使纵波转换为横波。实际上,超声波在两种固体界面上发生折射和反射时,纵波可以折射和反射为横波图1-7斜探头延迟的测里横波也可以折射和反射为纵波。超声波的这种现象称为波型转换,其图解如图1-8所示。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:反射:sinasina,sinas折射sinasinB,sinB专题