声速的测量 1.实验目的 (1)了解声速测量仪的结构和测试原理： (2)通过实验了解作为传感器的压电陶瓷的功能 (3)用共振干涉法和相位比较法测量声速，并加深有关共振、振动合成、波的干涉等理论 知识的理解： (4)进一步掌握示波器、低频信号发生器和数字频率计的使用。 2.实验仪器 SV-DH系列声速测试仪，SVX-5型声速测试仪信号源，双踪示波器(2OMz) 3.仪器简介 (山声波 频率介于20H~20kH亚的机械波振动在弹性介质中的传播就形成声波，介于20k亚 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2OK一60kH2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， (2)压电陶瓷换能器 SVDH系列声速测试仪主要由压电陶瓷换能器和读数标尺组成。压电陶瓷换能器是由压电 陶瓷片和轻重两种金属组成 压电陶瓷片是由一种多晶结构的压电材料（如石英、锆钛酸铅陶瓷等），在一定温度下经极 化处理制成的。它具有压电效应，即受到与极化方向一致的应力T时，在极化方向上产生一定 的电场强度E且具有线性关系：E-CT:当与极化方向 致的外加电压U加在压电材料上时， 材料的伸缩形变S与U之间有简单的线性关系：S=KU,C为比例系数，K为压电常数，与材料 的性质有关。由于E与T,S与U之间有简单的线性关系，因此我们就可以将正弦交流电信号 变成压电材料纵向的长度伸缩， 使压电陶瓷片成为超声波的波源。 即压电换能器可 以把电能转 换为声能作为超声波发生器，反过来也可以使声压变化转化为电压变化，即用压电陶瓷片作为 声频信号接收器。因此，压电换能器可以把电能转换为声能作为声波发生器，也可把声能转换 为电能作为声波接收器之用。 压电陶瓷换能器根据它的工作方式，可分为纵向（振动）换能器、径向（振动换能器及弯曲振 动换能器。图1所示为纵向换能器的结构简图。 正负电极 后盖反射板压电陶瓷片辐射头 图1纵向换能器的结构 声速的测量 1. 实验目的 （1）了解声速测量仪的结构和测试原理； （2）通过实验了解作为传感器的压电陶瓷的功能； （3）用共振干涉法和相位比较法测量声速，并加深有关共振、振动合成、波的干涉等理论 知识的理解； （4）进一步掌握示波器、低频信号发生器和数字频率计的使用。 2. 实验仪器 SV-DH 系列声速测试仪，SVX-5 型声速测试仪信号源，双踪示波器(20MHz)。 3. 仪器简介 (1) 声 波 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 20kHz～ 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～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。 (2) 压电陶瓷换能器 SV-DH 系列声速测试仪主要由压电陶瓷换能器和读数标尺组成。压电陶瓷换能器是由压电 陶瓷片和轻重两种金属组成。 压电陶瓷片是由一种多晶结构的压电材料（如石英、锆钛酸铅陶瓷等），在一定温度下经极 化处理制成的。它具有压电效应，即受到与极化方向一致的应力 T 时，在极化方向上产生一定 的电场强度 E 且具有线性关系：E=CT；当与极化方向一致的外加电压 U 加在压电材料上时， 材料的伸缩形变 S 与 U 之间有简单的线性关系：S=KU，C 为比例系数，K 为压电常数，与材料 的性质有关。由于 E 与 T，S 与 U 之间有简单的线性关系，因此我们就可以将正弦交流电信号 变成压电材料纵向的长度伸缩，使压电陶瓷片成为超声波的波源。即压电换能器可以把电能转 换为声能作为超声波发生器，反过来也可以使声压变化转化为电压变化，即用压电陶瓷片作为 声频信号接收器。因此，压电换能器可以把电能转换为声能作为声波发生器，也可把声能转换 为电能作为声波接收器之用。 压电陶瓷换能器根据它的工作方式，可分为纵向(振动)换能器、径向(振动)换能器及弯曲振 动换能器。图 1 所示为纵向换能器的结构简图。 图 1 纵向换能器的结构 正负电极片 后盖反射板 压电陶瓷片 辐射头