空氣、液體及固體介質(zhì)的聲速測(cè)量SV5、SV6型聲速測(cè)量組合儀使用說(shuō)明書(shū)

時(shí)間：2025-01-24作者：北京海富達(dá)科技有限公司瀏覽：327

空氣、液體及固體介質(zhì)的聲速測(cè)量
(SV5、SV6型聲速測(cè)量組合儀使用說(shuō)明書(shū)、SV-DDS)


實(shí)
驗(yàn)
講
義






空氣、液體及固體介質(zhì)的聲速測(cè)量
聲波是一種在彈性媒質(zhì)中傳播的機(jī)械波，頻率的聲波稱(chēng)為次聲波；頻率在的聲波可以被人聽(tīng)到，稱(chēng)為可聞聲波；頻率在以上的聲波稱(chēng)為聲波。聲波在媒質(zhì)中的傳播速度與媒質(zhì)的性及狀態(tài)因素有關(guān)。因而通過(guò)媒質(zhì)中聲速的測(cè)定，可以了解媒質(zhì)的性或狀態(tài)變化。例如，測(cè)量（氣體）、蔗糖（溶液）的濃度、氯丁橡膠乳液的比重以及輸油管中不同油品的分界面，等等，這些問(wèn)題都可以通過(guò)測(cè)定這些物質(zhì)中的聲速來(lái)解決?？梢?jiàn)，聲速測(cè)定在工業(yè)上具有一定的實(shí)用意義。同時(shí)，通過(guò)液體中聲速的測(cè)量，了解水下聲納應(yīng)用的基本概念。
【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/span>
1．了解壓電換能器的功能，加深對(duì)駐波及振動(dòng)合成等理論知識(shí)的理解。
2．學(xué)習(xí)用共振干涉法、相位比較法和時(shí)差法測(cè)定聲波的傳播速度。
3．通過(guò)用時(shí)差法對(duì)多種介質(zhì)的測(cè)量，了解聲納的原理及其重要的實(shí)用意義。
【實(shí)驗(yàn)原理】
在波動(dòng)過(guò)程中波速、波長(zhǎng)和頻率之間存在著下列關(guān)系：，實(shí)驗(yàn)中可通過(guò)測(cè)定聲波的波長(zhǎng)和頻率來(lái)求得聲速。常用的方法有共振干涉法與相位比較法。
聲波傳播的距離與傳播的時(shí)間存在下列關(guān)系： ，只要測(cè)出和就可測(cè)出聲波傳播的速度，這時(shí)差法測(cè)量聲速的原理。
1．共振干涉法（駐波法）測(cè)量聲速的原理：
當(dāng)二束幅度相同，方向相反的聲波相交時(shí)，產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，出現(xiàn)駐波。對(duì)于波束1：、波束2：，當(dāng)它們相交會(huì)時(shí)，疊加后的波形成波束3：，這里為聲波的角頻率，為經(jīng)過(guò)的時(shí)間，為經(jīng)過(guò)的距離。由此可見(jiàn)，疊加后的聲波幅度，隨距離按變化。如圖1所示。 壓電陶瓷換能器作為聲波**器，它由信號(hào)源供給頻率為數(shù)千周的交流號(hào)，由逆壓電效應(yīng)發(fā)出一平面聲波；而換能器則作為聲波的接收器，正壓電效應(yīng)將接收到的聲壓轉(zhuǎn)換成號(hào)，該信號(hào)輸入示波器，我們?cè)谑静ㄆ魃峡煽吹揭唤M由聲壓信號(hào)產(chǎn)生的正弦波形。聲源發(fā)出的聲波，經(jīng)介質(zhì)傳播到，在接收聲波信號(hào)的同時(shí)反射部分聲波信號(hào)，如果接收面（）與**面（）嚴(yán)格平行，入射波即在接收面上垂直反射，入射波與**波相干涉形成駐波。我們?cè)谑静ㄆ魃嫌^察到的實(shí)際上是這兩個(gè)相干波合成后在聲波接收器處的振動(dòng)情況。移動(dòng)位置（即改變與之間的距離），你從示波器顯示上會(huì)發(fā)現(xiàn)當(dāng)在某些位置時(shí)振幅有小值或值。根據(jù)波的干涉理論可以知道：任何二相鄰的振幅值的位置之間（或二相鄰的振幅小值的位置之間）的距離均為。為測(cè)量聲波的波長(zhǎng)，可以在一邊觀察示波器上聲壓振幅值的同時(shí)，緩慢的改變和之間的距離。示波器上就可以看到聲振動(dòng)幅值不斷地由變到小再變到，二相鄰的振幅之間移動(dòng)過(guò)的距離亦為。聲換能器至之間的距離的改變可通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿的鼓輪來(lái)實(shí)現(xiàn)，而聲波的頻率又可由聲波測(cè)試儀信號(hào)源頻率顯示窗口直接讀出。在連續(xù)多次測(cè)量相隔半波長(zhǎng)的的位置變化及聲波頻率以后，我們可運(yùn)用測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算出聲速，用逐差法處理測(cè)量的數(shù)據(jù)。
2．相位法測(cè)量原理：
聲源發(fā)出聲波后，在其周?chē)纬陕晥?chǎng)，聲場(chǎng)在介質(zhì)中任一點(diǎn)的振動(dòng)相位是隨時(shí)間而變化的。但它和聲源的振動(dòng)相位差不隨時(shí)間變化。
設(shè)聲源方程為：                  
距聲源處接收到的振動(dòng)為： 
兩處振動(dòng)的相位差：                
當(dāng)把和的信號(hào)分別輸入到示波器軸和軸，那么當(dāng)即時(shí)，合振動(dòng)為一斜率為正的直線，當(dāng)，即時(shí)，合振動(dòng)為一斜率為負(fù)的直線，當(dāng)為其它值時(shí)，合成振動(dòng)為橢圓（如圖2）。


3．時(shí)差法測(cè)量原理：
以上二種方法測(cè)聲速，是用示波器觀察波谷和波峰，或觀察二個(gè)波的相位差，原理是正確的，但存在讀數(shù)誤差。較測(cè)量聲速的方法是采用聲波時(shí)差法，時(shí)差法在工程中得到了的應(yīng)用。它是將經(jīng)脈沖調(diào)制的號(hào)加到**換能器上，聲波在介質(zhì)中傳播，經(jīng)過(guò)時(shí)間后，到達(dá)距離為處的接收換能器，那么可以用以下公式求出聲波在介質(zhì)中傳播的速度。速度 。
【實(shí)驗(yàn)儀器】
實(shí)驗(yàn)儀器采用杭州精科儀器有限公司的SV5、〔型（加一只數(shù)顯溫度計(jì)）〕聲速測(cè)量測(cè)試儀及SV-DDS型聲速測(cè)定信號(hào)源各一臺(tái)。
測(cè)試儀主要由儲(chǔ)液槽、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、數(shù)顯標(biāo)尺、兩副壓電換能器等組成。測(cè)試儀上部的一對(duì)壓電換能器供測(cè)量固體介質(zhì)聲速用，測(cè)試儀下部?jī)?chǔ)液槽中的一對(duì)壓電換能器供測(cè)量空氣、液體介質(zhì)聲速用，作為測(cè)量空氣、液體介質(zhì)聲速用的**換能器固定在儲(chǔ)液槽的左邊，另一只接收聲波用的接收換能器裝在用絲桿移動(dòng)的滑塊上，并由數(shù)顯表頭顯示位移的距離。
**換能器聲波的正弦電壓信號(hào)由SV-DDS聲速測(cè)定信號(hào)源供給，換能器把接收到的聲波聲壓轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，用示波器觀察；時(shí)差法測(cè)量須接到信號(hào)源(SV-DDS)進(jìn)行時(shí)間測(cè)量，測(cè)得的時(shí)間值具有保持功能。
實(shí)驗(yàn)時(shí)用戶(hù)需自備示波器一臺(tái)；游標(biāo)卡尺一把，用于測(cè)量固體棒的長(zhǎng)度。
【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】
一．聲速測(cè)量系統(tǒng)的連接：
聲速測(cè)量時(shí)，SV-DDS信號(hào)源、SV5（6）測(cè)試儀、示波器之間，連接方法見(jiàn)圖4。 
二．諧振頻率的調(diào)節(jié)：
根據(jù)測(cè)量要求初步調(diào)節(jié)好示波器。將信號(hào)源的連續(xù)正弦波信號(hào)頻率調(diào)節(jié)到換能器的諧振頻率，以使換能器**出較強(qiáng)的聲波，能較好地進(jìn)行聲能與電能的相互轉(zhuǎn)換，以得到較好的實(shí)驗(yàn)，方法如下：
1．將信號(hào)源的“波形接口”的“**”端接至示波器，調(diào)節(jié)示波器，能清楚地觀察到同步的正弦波信號(hào)；
2．調(diào)節(jié)信號(hào)源的上“幅度調(diào)節(jié)”旋鈕，使其電壓在左右，然后將換能器的接收信號(hào)接至示波器，調(diào)整信號(hào)頻率，觀察接收波的電壓幅度變化，在某一頻率點(diǎn)處（之間，因不同的換能器或介質(zhì)而異）電壓幅度，此頻率即是壓電換能器、相匹配頻率點(diǎn)，記錄此頻率 。
3．改變、的距離，使示波器的正弦波振幅，再次調(diào)節(jié)正弦信號(hào)頻率，直至示波器顯示的正弦波振幅達(dá)到值。共測(cè)次取平均頻率。
圖4 (a) 共振干涉法、相位法測(cè)量連接圖


圖4（b）時(shí)差法(空氣、液體)測(cè)量連接圖


圖4（c）時(shí)差法(固體)測(cè)量連接圖




三．共振干涉法、相位法、時(shí)差法測(cè)量聲速的步驟：
1．共振干涉法（駐波法）測(cè)量波長(zhǎng)：
采用測(cè)試儀下部一對(duì)壓電換能器。
將測(cè)試方法設(shè)置到連續(xù)正弦波信號(hào)方式。按**實(shí)驗(yàn)內(nèi)容二的方法，確定工作頻率。觀察示波器，找到接收波形的值，記錄幅度為時(shí)的距離，由數(shù)顯尺上直接讀出或在機(jī)械刻度上讀出；記下位置 。然后，向著同方向轉(zhuǎn)動(dòng)距離調(diào)節(jié)鼓輪，這時(shí)波形的幅度會(huì)發(fā)生變化（同時(shí)在示波器上可以觀察到來(lái)自接收換能器的振動(dòng)曲線波形發(fā)生相移），逐個(gè)記下振幅的，，…共10個(gè)點(diǎn)，單次測(cè)量的波長(zhǎng) 。用逐差法處理這十個(gè)數(shù)據(jù)，得到波長(zhǎng) 。
2．相位比較法（李薩如圖法）測(cè)量波長(zhǎng)：
采用測(cè)試儀下部一對(duì)壓電換能器。
將測(cè)試方法設(shè)置到連續(xù)正弦波信號(hào)方式。確定工作頻率，單蹤示波器接收波接到“”，**波接到“”外觸發(fā)端；雙蹤示波器接收波接到“”，**波接到“”，打到“” 顯示方式，適當(dāng)調(diào)節(jié)示波器，出現(xiàn)李薩如圖形。轉(zhuǎn)動(dòng)距離調(diào)節(jié)鼓輪，觀察波形為一定角度的斜線，記下的位置，再向前或者向后（是一個(gè)方向）移動(dòng)距離，使觀察到的波形又回到**所說(shuō)的定角度的斜線，這時(shí)來(lái)自接收換能器的振動(dòng)波形發(fā)生了相移。依次記下示波器屏上斜率負(fù)、正變化的直線出現(xiàn)的對(duì)應(yīng)位置，，…。單次波長(zhǎng) 。多次測(cè)定用逐差法處理數(shù)據(jù)，得到波長(zhǎng)。
3．干涉法、相位法的聲速計(jì)算：
已知波長(zhǎng)和平均頻率（頻率由聲速測(cè)試儀信號(hào)源頻率顯示窗口直接讀出），則聲速   
由于聲速還與介質(zhì)溫度有關(guān)，故請(qǐng)記下介質(zhì)溫度 。
4．時(shí)差法測(cè)量聲速：
(1）空氣介質(zhì)：
采用測(cè)試儀下部一對(duì)壓電換能器，移去儲(chǔ)液槽(儲(chǔ)液槽有水)。
測(cè)量空氣聲速時(shí),將信號(hào)源上“介質(zhì)”置于“空氣”位置, 然后將信號(hào)源與測(cè)試儀及示波器用帶插頭電纜連接(“空氣·液體”插座(見(jiàn)圖4(b))。
將測(cè)試方法設(shè)置到“時(shí)差法”脈沖波方式。將和之間的距離調(diào)到一定距離（≥）。調(diào)節(jié)接收增益，使示波器上顯示的接收波信號(hào)幅度在左右（峰-峰值），以使信號(hào)源工作在狀態(tài)。記錄此時(shí)的距離值L和顯示的時(shí)間值t (時(shí)間由信號(hào)源時(shí)間顯示窗口直接讀出)；轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)鼓輪來(lái)移動(dòng)，當(dāng)時(shí)間讀數(shù)增加30μs時(shí)，記錄下這時(shí)的距離值和顯示的時(shí)間值、。依次記錄十一組數(shù)據(jù)(間隔30μs)，棄除組數(shù)據(jù)，用逐差法計(jì)算岀30μs所經(jīng)過(guò)的距離，代人公式計(jì)算岀聲速。
記錄介質(zhì)溫度。
需要說(shuō)明的是，由于聲波的衰減，移動(dòng)換能器使測(cè)量距離變大（這時(shí)時(shí)間也變大）時(shí)，如果測(cè)量時(shí)間值出現(xiàn)跳變，則應(yīng)順時(shí)方向微調(diào)“接收放大”旋鈕，以補(bǔ)償信號(hào)的衰減；反之測(cè)量距離變小時(shí)，如果測(cè)量時(shí)間值出現(xiàn)跳變，則應(yīng)逆時(shí)方向微調(diào)“接收放大”旋鈕，以使計(jì)時(shí)器能正確計(jì)時(shí)。 
(2）液體介質(zhì)：
采用測(cè)試儀下部一對(duì)壓電換能器，安裝儲(chǔ)液槽。
當(dāng)使用液體為介質(zhì)測(cè)試聲速時(shí)，向儲(chǔ)液槽注入液體，直至液面線處，但不要過(guò)液面線。注意：在注入液體時(shí)，不能將液體淋在儀表上，然后將儲(chǔ)液槽裝回測(cè)試儀。
信號(hào)源上“介質(zhì)”置于“液體”位置,，換能器的連接線接至測(cè)試儀上的“空氣·液體”插座(見(jiàn)圖4(b)，進(jìn)行測(cè)試，步驟與(1)相同。
記錄介質(zhì)溫度 。
（3）固體介質(zhì)：(只能用時(shí)差法測(cè)量)
采用測(cè)試儀上部一對(duì)壓電換能器。
測(cè)量非金屬（玻璃棒）、金屬（黃銅棒）固體介質(zhì)時(shí)，可按以下步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：
① 將信號(hào)源設(shè)置到“時(shí)差法”脈沖波方式?！敖橘|(zhì)”位置按測(cè)試材質(zhì)的不同，置于“非金屬”或“金屬”位置。
②拔出**換能器尾部的連接插頭(測(cè)試儀上部)，再將待測(cè)的測(cè)試棒端頭小螺柱旋入接收換能器中螺孔內(nèi)，再將另一端頭的小螺柱旋入**換能器上，使固體棒的兩端頭與兩換能器可靠、緊密接觸，注意：旋緊時(shí)，應(yīng)該用力均勻，不要用力過(guò)猛，以免損壞螺紋，擰緊程度要求兩只換能器端面與被測(cè)棒兩端緊密接觸。調(diào)換測(cè)試棒時(shí)，應(yīng)先拔出**換能器尾部的連接插頭，然后旋出**換能器的一端，再旋出接收換能器的一端。
③把**換能器尾部的連接插頭插回，信號(hào)源與測(cè)試儀(“固體”插座)及示波器用帶插頭電纜連接，開(kāi)始測(cè)量。
④ 記錄信號(hào)源的時(shí)間讀數(shù)，單位為。測(cè)試棒的長(zhǎng)度可用游標(biāo)卡尺測(cè)量得到并記錄。
⑤ 用以上方法調(diào)換長(zhǎng)度及三長(zhǎng)度被測(cè)棒，重新測(cè)量并記錄數(shù)據(jù)。
⑥ 用逐差法處理數(shù)據(jù)，根據(jù)不同被測(cè)棒的長(zhǎng)度差和測(cè)得的時(shí)間差計(jì)算出被測(cè)棒的聲速。
【數(shù)據(jù)處理】
1．自擬表格記錄所有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，表格要便于用逐差法求相應(yīng)位置的差值和計(jì)算。
2．以空氣介質(zhì)為例，計(jì)算出共振干涉法和相位法測(cè)得的波長(zhǎng)平均值，及其標(biāo)準(zhǔn)偏差，同時(shí)考慮儀器的示值讀數(shù)誤差為。經(jīng)計(jì)算可得波長(zhǎng)的測(cè)量結(jié)果。
3．按理論值公式 ，算出理論值 。
式中為時(shí)的聲速，。 
4．計(jì)算出通過(guò)二種方法測(cè)量的以及值，其中 。
將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論值比較，計(jì)算比誤差。分析誤差產(chǎn)生的原因?？蓪?xiě)為在室溫
為        時(shí)，用共振干涉法（相位法）測(cè)得聲波在空氣中的傳播速度為：
            ±              ，=            ％
5．a(chǎn). 逐差法(空氣、液體介質(zhì))：計(jì)算岀10μs所經(jīng)過(guò)的距離，代人公式計(jì)算岀聲速
b.逐差法(固體介質(zhì))：列表記錄用時(shí)差法測(cè)量非金屬棒及金屬棒的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
（1）三根相同材質(zhì)，但不同長(zhǎng)度待測(cè)棒的長(zhǎng)度。
（2）每根待測(cè)棒所測(cè)得相對(duì)應(yīng)的聲速。
（3）用逐差法求相應(yīng)的差值，然后通過(guò)計(jì)算與理論聲速傳播測(cè)量參數(shù)進(jìn)行比較，并計(jì)算誤差。
【思考題】
1．聲速測(cè)量振干涉法、相位法、時(shí)差法有何異同？
2．為什么要在諧振頻率條件下進(jìn)行聲速測(cè)量？如何調(diào)節(jié)和判斷測(cè)量系統(tǒng)是否處于諧振狀態(tài)？
3．為什么**換能器的**面與接收換能器的接收面要保持互相平行？ 
4．聲音在不同介質(zhì)中傳播有何區(qū)別？聲速為什么會(huì)不同？


SV5（6）型聲速測(cè)量組合儀使用說(shuō)明書(shū)
一．概述：
本儀器可用駐波法(干涉法)、相位法(行波法)和時(shí)差法對(duì)聲波在空氣中、液體中以及固體的傳播速度進(jìn)行定量的測(cè)定。儀器內(nèi)聲波的**與接收均采用聲壓電換能系統(tǒng)，完符合教學(xué)大綱對(duì)實(shí)驗(yàn)的要求。
嚴(yán)格的說(shuō)，儀器**的聲波屬于次聲中的定頻率，即在的范圍內(nèi)。由于壓電換能系統(tǒng)的工作頻帶寬度在幾千赫的范圍內(nèi)所以本儀器不適于對(duì)任意波長(zhǎng)的聲波在空氣中的傳播速度進(jìn)行測(cè)定。
本儀器在使用時(shí)配用信號(hào)源及示波器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。上述通用示波器一般物理實(shí)驗(yàn)室均有配備。
二．儀器的結(jié)構(gòu)：
實(shí)驗(yàn)儀器由SV5（6）型聲速測(cè)量組合儀和SV-DDS型聲速測(cè)量信號(hào)源組成。 
三．主要指標(biāo)：
1．SV5（6）型聲速測(cè)量組合儀：
（1）在上同時(shí)安裝二副壓電換能器，(其中上部一副單用于固體聲速測(cè)量）；
諧振頻率：；
（2）測(cè)量介質(zhì)：空氣、液體、固體（不同長(zhǎng)度金屬、非金屬樣品各3根）；
（3）測(cè)量距離：，讀數(shù)裝置：數(shù)顯表加游標(biāo)尺，分辨率；
（4）測(cè)量方法：駐波法、相位法和時(shí)差法；
（5）液槽與測(cè)試架可分離，有利于液體存放；
（6）聲速測(cè)定相對(duì)誤差：，時(shí)差法：
（7）增加數(shù)字式環(huán)境溫度顯示表，溫度顯圍：，分辨率 。
2．SV-DDS型物理實(shí)驗(yàn)信號(hào)源：
采用DDS數(shù)字頻率合成大規(guī)模集成電路，大大提高了穩(wěn)定性、分辨率和調(diào)節(jié)范圍（0.001~999999.999HZ），還設(shè)計(jì)了能斷電后保薦當(dāng)前頻率位置。顯示用彩色點(diǎn)陣液晶屏圖形較清晰，解決了因數(shù)碼管顯示缺筆畫(huà)、模擬信號(hào)不穩(wěn)、電位器接觸不良、使用壽命短和損壞等原因。
電源電壓：
信號(hào)：正弦波，方波 1HZ～100KHZ；
電壓：0～25VP-P連續(xù)可調(diào)；
計(jì)時(shí)器量程：，分辨率；
適用測(cè)量介質(zhì)：空氣、液體和固體。
1. 介質(zhì)：按面板 “介質(zhì)”按鈕，可選“空氣”、“液體”、“非金屬”、“金屬”，選中有指示燈亮。
2. 波形：開(kāi)機(jī)默認(rèn)為“連續(xù)波”的“正弦波”，按屏幕的“方波”或“正弦波”按鈕，可改為連續(xù)的方波或正弦波。
按屏幕的“時(shí)差法”按鈕，可改為“脈沖波”，有指示燈亮。
3. 頻率調(diào)節(jié)：輕觸點(diǎn)屏幕需要調(diào)整的頻率數(shù)字位，該選中的數(shù)字位會(huì)顯示白色方框，然后旋轉(zhuǎn)“頻率調(diào)節(jié)”旋鈕，可調(diào)該位頻率。也可以向里按一下“頻率調(diào)節(jié)”旋鈕，再旋轉(zhuǎn)“頻率調(diào)節(jié)”旋鈕進(jìn)行調(diào)節(jié)頻率。
4. 斷電記憶：輕觸點(diǎn)屏幕的“返回”按鈕一次，就能斷電記憶當(dāng)前頻率，下次開(kāi)機(jī)此頻率。
5. 接收放大：旋轉(zhuǎn)“接收放大”旋鈕，可調(diào)節(jié)接收到信號(hào)的放大量。
6. 幅度調(diào)節(jié)：旋轉(zhuǎn)“幅度調(diào)節(jié)”旋鈕，可調(diào)節(jié)信號(hào)的幅度。
7. 注意事項(xiàng)：觸點(diǎn)屏幕不能用硬物件，否則將損壞屏幕。


四．儀器的使用：
根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不同，儀器使用前應(yīng)按圖將儀器聯(lián)接好。注意：若環(huán)境干擾信號(hào)較強(qiáng)，那么必要時(shí)，儀器應(yīng)有良好接地，以免外界雜散電場(chǎng)引起測(cè)定誤差。
1。應(yīng)用本儀器測(cè)定空氣中的聲速可分別采取駐波法（干涉法）或者相位法（行波法）進(jìn)行，也可以用時(shí)差法測(cè)量?，F(xiàn)分述如下：
（1）駐波法：由聲波傳播理論可知，當(dāng)兩只換能器平衡端面間有聲波傳播而此兩換能器平面端面間的距離又恰好等于其聲波二分之一波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，兩平面端面間將形成聲波駐波。在聲波駐波中，波腹處聲壓小、波節(jié)處聲壓。接收換能器的反射界面處為波節(jié)，聲壓應(yīng)。所以可從接收換能器端面聲壓的變化，亦即是通過(guò)示波器，觀察接收換能器電壓（幅度）的變化來(lái)判斷聲波駐波是否形成。
搖動(dòng)手柄，改變兩只換能器端面間的距離，并同時(shí)監(jiān)測(cè)接收換能器電壓幅度的變化，記錄相鄰兩次出現(xiàn)電壓數(shù)值時(shí)標(biāo)尺的讀數(shù)，則兩讀數(shù)之差的對(duì)值應(yīng)等于其聲波波長(zhǎng)的二分之一。聲波頻率由頻率計(jì)從**換能器的激勵(lì)電壓信號(hào)測(cè)出，這樣根據(jù)公式：就可算出聲波在空氣中的傳播速度。為提高測(cè)量精度應(yīng)充分應(yīng)用整個(gè)標(biāo)尺行程，盡可能多的產(chǎn)生駐波時(shí)的標(biāo)尺讀數(shù)，然后將所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行逐差法處理，這樣對(duì)波長(zhǎng)的測(cè)定能較為準(zhǔn)確。
具體實(shí)施步驟如下：
① 兩只換能器的輸入和插口，用導(dǎo)線接上相關(guān)儀器。
② 搖動(dòng)手柄，使兩只換能器端面靠近，但不可接觸，否則會(huì)改變**換能器諧振頻率。
③ 增加信號(hào)發(fā)生器正弦電壓的幅度，同時(shí)觀察和調(diào)整好接收羰監(jiān)測(cè)的示波器，當(dāng)有接收電壓指示后，仔細(xì)調(diào)整信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)頻率，使**換能器處于諧振狀態(tài)（示波器上波形幅度）。
注意：信號(hào)發(fā)生器電壓不宜出這是因?yàn)椋海瑩Q能器功率與激勵(lì)電壓具有非線性關(guān)系，電壓高不一定大，而且還可能減小，換能器功率的大小，決定于“電阻抗”和“機(jī)械阻抗”是否良好匹配，（電諧振和機(jī)械諧振的配合）。，一般頻率計(jì)輸入電壓幅度為，激勵(lì)電壓過(guò)高則需增加分壓部件。（這里所指的電壓值均為值）。
④ 搖動(dòng)手柄，逐漸加大兩只壓電換能器端面間的距離，同時(shí)監(jiān)測(cè)接收指示，當(dāng)每出現(xiàn)一次數(shù)值時(shí)，讀取并記錄標(biāo)尺指示數(shù)。為準(zhǔn)確得到接收聲壓強(qiáng)的位置，應(yīng)仔細(xì)緩慢地調(diào)節(jié)接收換能器位置。
⑤ 按實(shí)驗(yàn)要求測(cè)出所需數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，進(jìn)行處理后，計(jì)算出聲波在空氣中的傳播速度。
（2）相位法：
聲波波源和接收點(diǎn)存在著相位差，而這相位差則可以通過(guò)比較接收換能器的電位號(hào)與**換能器輸入的激勵(lì)號(hào)的相位關(guān)系中得出。
當(dāng)接收點(diǎn)的波源的距離變化等于一個(gè)波長(zhǎng)時(shí)，則接收點(diǎn)和波源的相位差也正好變化一個(gè)周期（即）得出其對(duì)應(yīng)聲波的波長(zhǎng)，再根據(jù)已知聲波的頻率，求出聲波在空氣中的傳播速度。

具體實(shí)施步驟如下：
①
按圖連接實(shí)驗(yàn)線路；把**信號(hào)接到示波器的軸（，接收換能器電壓信號(hào)引入示波器軸（一般示波器軸靈敏度較高）。注意調(diào)節(jié)示波器軸衰減和增益旋紐，使示波器熒光屏上的李沙育圖形能便于觀察，按駐波中三條調(diào)整，使**換能器諧振。
② 為了便于準(zhǔn)確判斷相位關(guān)系，將接收換能器調(diào)整到相位差為或的位置。讀數(shù)并記錄。示波器熒光屏上具不同相位差的輸入構(gòu)成的李沙如圖如圖4所示。
③按實(shí)驗(yàn)要求測(cè)出所需數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，用逐差法進(jìn)行處理后，計(jì)算出聲波在空氣中的傳播速度。
(3) 時(shí)差法：
(1）空氣介質(zhì)：
采用測(cè)試儀下部一對(duì)壓電換能器，移去儲(chǔ)液槽。
測(cè)量空氣聲速時(shí),將信號(hào)源上“介質(zhì)”置于“空氣”位置，測(cè)試方法設(shè)置到“時(shí)差法”脈沖波方式。 **換能器(測(cè)試儀左側(cè)可用緊定螺釘固定)，然后用帶插頭電纜連接(“空氣·液體”插座(見(jiàn)圖4(b))。
將和之間的距離調(diào)到≥。調(diào)節(jié)接收增益，使示波器上顯示的接收波信號(hào)幅度在左右（峰-峰值）。記錄此時(shí)的距離值L和顯示的時(shí)間值t；轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)鼓輪來(lái)移動(dòng)，使時(shí)間讀數(shù)增加10μs，記錄此時(shí)的距離值和顯示的時(shí)間值、。依次記錄十一組數(shù)據(jù)(間隔10μs)，棄除組數(shù)據(jù)，用逐差法計(jì)算岀聲速。
記錄介質(zhì)溫度。
如果測(cè)量時(shí)間值出現(xiàn)跳變，則應(yīng)微調(diào)“接收放大”旋鈕，以使計(jì)時(shí)器能正確計(jì)時(shí)。 
(2）液體介質(zhì)：
采用測(cè)試儀下部一對(duì)壓電換能器，安裝儲(chǔ)液槽并注入液體(不要過(guò)液面線)。
信號(hào)源上“介質(zhì)”置于“液體”位置,，換能器的連接線接至測(cè)試儀上的“空氣·液體”插座(見(jiàn)圖4(b)，測(cè)試步驟與(1)相同。
記錄介質(zhì)溫度 。
（3）固體介質(zhì)：(只能用時(shí)差法測(cè)量)
采用測(cè)試儀上部一對(duì)壓電換能器。
測(cè)量非金屬（玻璃棒）、金屬（黃銅棒）固體介質(zhì)時(shí)，步驟如下：
① 將信號(hào)源設(shè)置到“時(shí)差法”脈沖波方式?！敖橘|(zhì)”位置按測(cè)試材質(zhì)置于“非金屬”或“金屬”位置。
②拔出**換能器尾部的連接插頭(測(cè)試儀上部的一對(duì))，再將二端帶螺紋測(cè)試棒旋入接收換能器及**換能器中螺孔內(nèi)，使固體棒的兩端頭與兩換能器可靠、緊密接觸，注意：應(yīng)該用力均勻地旋緊至兩只換能器端面與被測(cè)棒兩端緊密接觸，要防損壞螺紋。調(diào)換測(cè)試棒時(shí)，應(yīng)先拔出**換能器尾部的連接插頭，然后旋出**換能器的一端，再旋出接收換能器的一端。
③把**換能器尾部的連接插頭插回，信號(hào)源與測(cè)試儀(“固體”插座)及示波器用帶插頭電纜連接，開(kāi)始測(cè)量。
④ 記錄信號(hào)源的時(shí)間讀數(shù)，單位為。測(cè)試棒的長(zhǎng)度可用游標(biāo)卡尺測(cè)量得到并記錄。
⑤ 用以上方法調(diào)換長(zhǎng)度及三長(zhǎng)度被測(cè)棒，重新測(cè)量并記錄數(shù)據(jù)。
⑥ 用逐差法處理數(shù)據(jù)，根據(jù)不同被測(cè)棒的長(zhǎng)度差和測(cè)得的時(shí)間差計(jì)算出被測(cè)棒的聲速。
五．實(shí)驗(yàn)范例（以駐波法和相位法為例，表中數(shù)據(jù)供參考，不作為儀器驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)）：
1．實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：用駐波法測(cè)定聲波在空氣中的傳播速度
數(shù)據(jù)記錄表
輸入電壓 輸入頻率 環(huán)境溫度
測(cè)量次數(shù) 1-4 5-8 9-12
形成駐波時(shí)標(biāo)尺讀數(shù) 25.26 43.55 61.85
29.84 48.13 66.43
34.41 52.70 71.01
38.98 57.27 75.59
實(shí)驗(yàn)儀器：SV5（6）型聲速測(cè)量組合儀1臺(tái)，SV-DDS型信號(hào)源1臺(tái) ，雙蹤示波器1臺(tái)
平均值，實(shí)驗(yàn)值： 
相對(duì)誤差: 
2．實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：用相位法測(cè)定聲波在空氣中的傳播速度
輸入電壓 輸入頻率 環(huán)境溫度
  標(biāo)尺讀數(shù) 標(biāo)尺讀數(shù) 標(biāo)尺讀數(shù)
0 29.84 48.15 66.46
34.42 52.72 71.03
38.99 57.30 75.61
43.57 61.88 80.18
數(shù)據(jù)記錄表
實(shí)驗(yàn)儀器：SV5（6）型聲速測(cè)量組合儀1臺(tái),型信號(hào)源1臺(tái) , 雙蹤示波器1臺(tái)
平均值，實(shí)驗(yàn)值： 
相對(duì)誤差:
附表     不同溫度下干燥空氣中的聲速

0 331.450 10.5 337.760 20.5 343.663 30.5 349.465
1.0 332.050 11.0 337.058 21.0 343.955 31.0 349.753
1.5 332.359 11.5 338.355 21.5 344.247 31.5 350.040
2.0 332.661 12.0 338.652 22.0 344.539 32.0 350.328
2.5 332.963 12.5 338.949 22.5 344.830 32.5 350.614
3.0 333.265 13.0 339.246 23.0 345.123 33.0 350.901
3.5 333.567 13.5 339.542 23.5 345.414 33.5 350.187
4.0 333.868 14.0 339.838 24.0 345.705 34.0 350.474
4.5 334.119 14.5 340.134 24.5 345.995 34.5 351.760
5.0 334.470 15.0 340.429 25.0 346.286 35.0 352.040
5.5 334.770 15.5 340.724 25.5 346.576 35.5 352.331
6.0 335.071 16.0 341.019 26.0 346.866 36.0 352.616
6.5 335.370 16.5 341.314 26.5 347.156 36.5 352.901
7.0 335.670 17.0 341.609 27.0 347.445 37.0 353.186
7.5 335.970 17.5 341.903 27.5 347.735 37.5 353.470
8.0 336.269 18.0 342.197 28.0 348.024 38.0 353.755
8.5 336.568 18.5 342.490 28.5 348.313 38.5 354.039
9.0 336.866 19.0 342.784 29.0 348.601 39.0 354.323
9.5 337.165 19.5 343.007 29.5 348.889 39.5 354.606
10.0 337.463 20.0 343.370 30.0 349.177 40.0 354.890
本表計(jì)算公式： 
 
六．儀器成套性：
1.  SV5（6）型聲速測(cè)量組合儀           1臺(tái)
2．SV-DDS聲速測(cè)量信號(hào)源            1臺(tái)
3．待測(cè)固體測(cè)試棒（金屬）             3根
4．待測(cè)固體測(cè)試棒（非金屬）           3根
5. 屏蔽線                          3根
6. 實(shí)驗(yàn)講義                            1份


【附錄一】
聲波的**與接收—壓電換能器


壓電陶瓷聲換能器能實(shí)現(xiàn)聲壓和電壓之間的轉(zhuǎn)換。壓電換能器做波源具有平面性、單色性好以及方向性強(qiáng)的點(diǎn)。同時(shí)，由于頻率在聲范圍內(nèi)，一般的音頻對(duì)它沒(méi)有干擾。頻率提高，波長(zhǎng)就短，在不長(zhǎng)的距離中可測(cè)到許多個(gè)，取其平均值，的測(cè)定就比較準(zhǔn)確。這些都可使實(shí)驗(yàn)的精度大大提高。壓電換能器的結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖3。


















壓電換能器由壓電陶瓷片和輕、重兩種金屬組成。壓電陶瓷片（如鈦酸鋇，鋯鈦酸鉛等）是由一種多晶結(jié)構(gòu)的壓電材料做成，在一定的溫度下經(jīng)較化處理后，具有壓電效應(yīng)。在簡(jiǎn)單情況下，壓電材料受到與較化方向一致的應(yīng)力時(shí)，在較化方向上產(chǎn)生一定的電場(chǎng)強(qiáng)度，它們之間有一簡(jiǎn)單的線性關(guān)系；反之，當(dāng)與較化方向一致的外加電壓加在壓電材料上時(shí)，材料的伸縮形變與電壓也有線性關(guān)系。比例常數(shù)稱(chēng)為壓電常數(shù)，與材料性質(zhì)有關(guān)。由于之間具有簡(jiǎn)單的線性關(guān)系，因此我們可以將正弦交流號(hào)轉(zhuǎn)變成壓電材料縱向長(zhǎng)度的伸縮，成為聲波的聲源，同樣也可以使聲壓變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷旱淖兓脕?lái)接收聲信號(hào)。在壓電陶瓷片的頭尾兩端膠粘兩塊金屬，組成夾形振子。頭部用輕金屬做成喇叭型，尾部用重金屬做成柱型，中部為壓電陶瓷圓環(huán)，緊固螺釘穿過(guò)環(huán)中。這種結(jié)構(gòu)增大了幅射面積，了振子與介質(zhì)的耦合作用，由于振子是以縱向長(zhǎng)度的伸縮直接影響頭部輕金屬作同樣的縱向長(zhǎng)度伸縮（對(duì)尾部重金屬作用?。?，這樣所**的波方向性強(qiáng)，平面性好。本公司型儀器使用的壓電換能器諧振頻率為： ，功率不小于。


【附錄二】 
SV-DDS型物理實(shí)驗(yàn)信號(hào)源
采用DDS數(shù)字頻率合成大規(guī)模集成電路，大大提高了穩(wěn)定性、分辨率和調(diào)節(jié)范圍（0.001~999999.999HZ），還設(shè)計(jì)了能斷電后保薦當(dāng)前頻率位置。顯示用彩色點(diǎn)陣液晶屏圖形較清晰，解決了因數(shù)碼管顯示缺筆畫(huà)、模擬信號(hào)不穩(wěn)、電位器接觸不良、使用壽命短和損壞等原因。
1.介質(zhì)：按面板 “介質(zhì)”按鈕，可選“空氣”、“液體”、“非金屬”、“金屬”，選中有指示燈亮。
1.波形：開(kāi)機(jī)默認(rèn)為“連續(xù)波”的“正弦波”，按屏幕的“方波”或“正弦波”按鈕，可改為連續(xù)的方波或正弦波。
按屏幕的“時(shí)差法”按鈕，可改為“脈沖波”，有指示燈亮。
2.頻率調(diào)節(jié)：輕觸點(diǎn)屏幕需要調(diào)整的頻率數(shù)字位，該選中的數(shù)字位會(huì)顯示白色方框，然后旋轉(zhuǎn)“頻率調(diào)節(jié)”旋鈕，可調(diào)該位頻率。也可以向里按一下“頻率調(diào)節(jié)”旋鈕，再旋轉(zhuǎn)“頻率調(diào)節(jié)”旋鈕進(jìn)行調(diào)節(jié)頻率。
3.斷電記憶：輕觸點(diǎn)屏幕的“返回”按鈕一次，就能斷電記憶當(dāng)前頻率，下次開(kāi)機(jī)此頻率。
4.接收放大：旋轉(zhuǎn)“接收放大”旋鈕，可調(diào)節(jié)接收到信號(hào)的放大量。
5.幅度調(diào)節(jié)：旋轉(zhuǎn)“幅度調(diào)節(jié)”旋鈕，可調(diào)節(jié)信號(hào)的幅度。
6.注意事項(xiàng)：觸點(diǎn)屏幕不能用硬物件，否則將損壞屏幕。


【附錄三】
數(shù)顯表頭的使用方法及維護(hù)


聲速測(cè)量組合儀儲(chǔ)液槽上方的測(cè)量顯示兩換能器移動(dòng)距離的數(shù)顯表頭使用方法：
1．按鈕為英制/公制轉(zhuǎn)換用，測(cè)量聲速時(shí)一般只用“”；
2．“”、“”按鈕為數(shù)顯表頭電源開(kāi)關(guān)
3．“”按鈕為表頭數(shù)字回零用。
4．?dāng)?shù)顯表頭在標(biāo)尺范圍內(nèi)，接收換能器處于任意位置都可設(shè)置“”位。搖動(dòng)絲桿，接收換能器移動(dòng)的距離為數(shù)顯表頭顯示的數(shù)字。
5．?dāng)?shù)顯表頭右下方有“▼”處，可打開(kāi)更換表頭內(nèi)扣式電池。
6．使用時(shí)嚴(yán)禁將數(shù)顯表頭淋濕，如表頭不慎受潮不能正常顯示，可用電吹風(fēng)吹干（用電吹風(fēng)低溫檔，溫度不過(guò)）或把標(biāo)尺卸下放在太陽(yáng)光下灑干驅(qū)潮恢復(fù)功能）。
7．?dāng)?shù)顯表頭與數(shù)顯桿尺的配合較其，應(yīng)避免劇烈的撞擊和重壓。
8．儀器使用完畢后，應(yīng)關(guān)掉數(shù)顯表頭的電源，以免無(wú)謂消耗鈕扣電池。
9．的數(shù)顯溫度表電源不能關(guān)閉，必要時(shí)可取出鈕扣電池。
10．當(dāng)數(shù)顯表頭的電池能量使用完時(shí)，應(yīng)及時(shí)更換新電池。但在數(shù)顯表暫時(shí)不能使用的情況下，可以直接用游標(biāo)卡尺進(jìn)行讀數(shù)，不會(huì)影響測(cè)量結(jié)果！


【附錄四】  
不同介質(zhì)聲波傳播速度參數(shù)數(shù)據(jù)


1．空氣介質(zhì)（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下）：
2．液體介質(zhì)：
（1）淡水       （2）甘油    
（3）變壓器油   （4）蓖麻油  
3．固體介質(zhì)：
（1）玻璃   
（2）尼龍  
（3）聚胺脂  
（4）黃銅   
（5）金  
（6）銀  
注：固體材料由于其材質(zhì)、密度、測(cè)試的方法各有差異，故聲速測(cè)量參數(shù)供參考。



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• 詞條

  詞條說(shuō)明

• 中型籽棉試軋機(jī) 型號(hào):M1430-50C

  中型籽棉試軋機(jī)/中型籽棉試軋機(jī) 型號(hào):M1430-50C庫(kù)號(hào)：M1430?直徑與長(zhǎng)度：直徑140×505mm棉籽落倉(cāng)率：99.9%配套動(dòng)力：1.56一2.26kWs電機(jī)轉(zhuǎn)速：1400轉(zhuǎn)/分棉籽破損率：≤2%效率：~30株/h清理方式：機(jī)械清理落棉率：≤2%外廓尺寸：880×780x950(mm)重量：255kg

• 數(shù)字直流電橋 型號(hào):DA12-QJ36B-3A

  數(shù)字直流電橋 型號(hào):DA12-QJ36B-3A庫(kù)號(hào)：M386456??1.使用環(huán)境a.參比條件：溫度20℃±0.5℃；相對(duì)濕度40％-60％；（送檢時(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)室要求）b..標(biāo)稱(chēng)條件：溫度10℃-30℃；相對(duì)濕度25％-75％；3.電橋有三檔量程10A/2mΩ、50A/200 μΩ、100A/200 μΩ；4.供電電源：AC220V 50Hz±2；5.外形尺寸：560×520×2

• 電子天平 型號(hào):HJQ-A15庫(kù)號(hào)：M3530

  電子天平 型號(hào):HJQ-A15庫(kù)號(hào)：M3530??1、雙量程稱(chēng)量天平,稱(chēng)量值：15/30kg；2、可讀性：0.1/0.2g；3、線性誤差：±0.2/±0.4g；重復(fù)性：±0.1/±0.2g；4、秤盤(pán)尺寸: 205×295mm；5、計(jì)重/計(jì)數(shù)雙模式可調(diào)；6、模式鎖定；7、稱(chēng)重時(shí)間可調(diào)；8、內(nèi)置直流可充電。

• 壓力變送器型號(hào):M356872-3051Y-201/(-0.1-1)/1/P1/1/N/W

  壓力變送器（擴(kuò)散硅傳感器）型號(hào):M356872-3051Y-201/(-0.1-1)/1/P1/1/N/W庫(kù)號(hào)：M356872? ?應(yīng)用：氣體、蒸汽、液體量程：-0.1---0Mpa0.01--60Mpa測(cè)量范圍 -0.1Mpa~60Mpa測(cè)量介 液體、氣體或蒸汽工作電源 外電源：24VDC±15%，紋波≤±5%號(hào) 4~20mA、RS485、HART、0~10V、1~5V膜片材