声速测量演示实验的设计

利用声波传感器DIS、音叉设计了声速测量演示实验,利用传感器获得声音信号波形图,让学生定性认识声音,再根据不同位置处的传感器获得不同波形图,求得时间差,得出27.8℃时声速为346.6 m/s.利用此装置还可以探究温度对声速的影响.     

驻波法测量声速实验的讨论

根据声波在2个换能器之间多次反射和声波在空气中的衰减,研究了驻波法测量声速实验中接收器输出信号随接收器到发送器间距离的变化.理论推导结果表明:声波在一般情况下不是严格的驻波,但是当反射比接近-1时则是双曲函数形式的驻波,这与实验测量结果一致.只有接收器到发送器的距离比较远,反射比接近-1时,才能得到几乎理想的驻波.     

利用智能手机测量不同传播介质中声速的实验装置设计

利用智能手机自制简易实验装置，搭建了一套驻波法声速测量系统，实现了声波在空气和不同液体介质中的传播速度的准确测量。实验使用手机FreqCounter APP产生单频声波信号，采用DaTuner APP软件检测实时频率和声音强度，通过测得相邻波腹或波节间的距离，根据其与频率和声速间的关系即可求出所测声速值。所取得实验结果与理论值具有良好的一致性。     

水中声速测量实验的模型修正

在共振干涉法和相位比较法测量介质的声速实验中,通常的实验模型是考虑发射声波与在接收换能器上反射的声波进行叠加,在特定条件下形成驻波.然而在水中的声速测量中,实验现象与该模型不完全相符.考虑声波在发射和接收换能器间的多次反射,同时叠加声波在水-空气界面反射的影响,提出了修正模型并进行Mathematica仿真.结果表明液面高度对实验现象有较大影响.     

驻波法声速测量仪的设计及数据处理方法

设计和制作了一款过程简单、测量误差小的全自动驻波法声速测量仪。实现对驻波场中各点声压大小的自动测量。利用该声速测量仪进行了声速测量实验并进行了数据处理。确定了声波的波长并计算出声速。大大减小了误差;根据波的时空双重周期性得到待测信号的频谱图,发现信号源频率不纯引起的次频共振现象是形成次峰和再次峰的重要原因。     

简谈空气中的声速与温度关系

讨论了驻波法测空气中声速的实验,分别用相位比较法和李萨如图法来确定超声波波长.在不同温度条件下测量了声速并与理论值进行比较,实验结果显示测量温度接近室温时实验值与理论值基本一致,测量温度与室温相差较大时实验值与理论值偏差较大.     

基于LabVIEW的声波谐振管实验研究

为了更高效地测量声波谐振管的谐振频率,本文基于LabVIEW设计了测量声波谐振管谐振频率的扫频程序,分别得到了两端闭管条件下不同管长的谐振频率,以及首端闭管与尾端闭管条件下的谐振频率.此外,还通过绘制管内驻波波形图对声压波腹发生偏离的假设进行了验证.最后,对谐振管管身小孔开闭对谐振频率的影响进行了探究,发现小孔位置越接近驻波的声压波腹,谐振频率的偏离量越大.     

声速测量实验原理讨论

对空气中声速测量实验原理进行了讨论,考虑了空气对声波的吸收,分别用平面波和球面波表示发射探头和接收探头之间的声波,导出了接收声压的表达式,分析了声压随探头间距的变化规律.结果表明,尽管声场不是理想驻波,但声压极值随探头间距按半波长周期性的变化规律与驻波共振原理得到的结论相一致,然而3种原理在解释接收声压幅值衰减规律时存在差异,其中球面波原理与实验现象最吻合.     

声速测量及声波干涉演示仪器的研制

本介绍了声波干涉、反射的两种物理演示仪器的研制,一种是通过调节波导管中液面的高度形成驻波,实现对声速的测量;另一种是由一个信号发生器驱动两个扬声器,这两个相干的声源在自由空间中形成强弱变化的声波干涉。本分别介绍了这两种装置的原理、制作及使用效果。     

驻波法测声速时两种数据处理方法的对比研究

驻波法是常用的声速测量方法. 驻波法测声速时常用逐差法进行数据处理, 也有采用最小二乘法的, 为 了比较两种方法的优劣, 本文对驻波法测声速分别采用逐差法和最小二乘法处理数据, 并对测量结果的不确定度进 行了分析. 通过数据处理结果发现, 逐差法和最小二乘法在驻波法测声速的数据处理上是等效的, 都能得到良好的 效果     

基于四水听器的充水弹性管声速测量方法

实验室中水声材料声学参数的测量主要在水声声管中进行。管内平面波声速是正确测量这些参数的基础。该文提出一种基于四水听器结合不同边界的测量充水弹性管中声速的新方法。该方法利用4个固定位置处的水听器,采用最小二乘的方法,使得两组水听器分别得到的声管末端入射波声压差值的平方最小的声速即为管内平面波声速。该方法利用单频信号,在每一频率点均可测得声速,可以在任一种声管末端边界下进行测量,同时无需知道各水听器到边界的精确距离,在文中的3种边界下声速测量结果具有很好的一致性,实验操作简单、误差很小。该方法的仿真结果与管内声速的理论值吻合得很好,同时实验测量结果与仿真值之间的误差很小,证明了方法的准确性以及鲁棒性,为声管声速测量提供一个很好的思路。     

Local surface skimming longitudinal wave velocity and residual stress mapping

Local variation in surface skimming longitudinal wave (SSLW) velocity has been measured using a scanning acoustic microscope. A very narrow width electrical impulse has been used to excite the transducer of the acoustic lens. This permits the separation of the SSLW signal from the direct reflected signal in the time domain. A simple method of measuring the time delay between the directly reflected signal and the SSLW signal at two defocuses has been utilized for the local measurement of SSLW velocity. The variation in the SSLW velocity measured over an area of the sample is scaled and presented as an image. The method has been implemented to image the variation of the SSLW velocity around a crack tip in a sample of Ti-6Al-4V. Since the SSLW velocity is known to change linearly with the stress, the SSLW velocity image is considered as a representation of the image of stress around the crack tip. Local stress variation in the same region of the crack tip is directly measured using x-ray diffraction. The SSLW velocity image is compared with the x-ray diffraction stress image. The contrast in the two images, spatial resolution, and the penetration depth into the sample of acoustic waves and x rays are discussed.     

基于黄金分割搜索算法的行波管测量方法

为了提供声学材料的测试环境,该文通过有源吸声技术在行波管中建立了一套测量系统,声管中实现了模拟无限水域的行波场环境,从而对样品的声学参数进行测量。提出了一种利用黄金分割搜索算法对最佳时延与幅值进行搜索从而完成行波场建立的方法。在上述行波场建立的基础上,利用双水听器法分别对水柱与钢板样品的声学参数进行了声学测量,透射系数测量值与理论值符合较好。该方法为声学参数的测量方法提供了有意义的参考。     

Acousto-electric well logging by eccentric source and extraction of shear wave

The nonaxisymmetric acousto-electric field excited by an eccentric acoustic source in the borehole based on Pride seismoelectric theory is considered. It is shown that the acoustic field inside the borehole, converted electric and magnetic fields and coupled fields outside the borehole are composed of an infinitude of multipole fields with different orders. The numerical results show that both the electromagnetic waves and the seismoelectric field in the borehole, and the three components of both electric field and magnetic field can be detected. Measurements on the borehole axis will be of advantage to determining shear velocity information. The components of the symmetric and nonsymmetric acoustic and electromagnetic fields can be strengthened or weakened by adding or subtracting the two full waveforms logged in some azimuths. It may be a new method of directly measuring the shear wave velocity by using the borehole seismoelectric effect.     

表面脉冲超声波沿曲面爬行的可视化研究

为了研究超声表面脉冲波在钢、铁等不透明曲面材料中的传播规律,我们采用和金属材料声速比较接近的光学玻璃作样品,利用研制的数字化动态光弹系统,分析了表面波和次表面波沿玻璃圆棒侧面传播时的行为,记录了不同时刻的横截面上的脉冲声场传播图像,求出了表面波和次表面波沿曲面爬行的传播速度。     

基于声压-质点速度声强探头的材料吸声系数的测量

通过由一个声压换能器和一个质点速度换能器所构成的传感器(p-u声强探头)同时测量材料表面附近的声压和质点振动速度,可直接得到其声学阻抗,进而得到材料的反射因子、吸声系数。本文利用一个p-u探头声强测量系统,在半消声室内测量了三聚氰胺泡沫的吸声系数,分析了声源高度和入射角度、材料样本尺寸和厚度对吸声系数测量的影响,并和阻抗管中测量得到的法向吸声系数进行了对比。最后分析了声阻抗率的幅值和相位误差对吸声系数的影响,推导了它们的误差传递公式。     

Stroboscopic X-ray imaging of vibrating dislocations excited by 0.58 GHz phonons

We report on direct imaging, by means of stroboscopic x-ray topography, of phonon-induced dislocation vibrations. X-ray images taken from LiNbO3 crystals excited by 0.58 GHz surface acoustic waves, showed individual acoustic wave fronts as well as their distortions when crossing the dislocation line. The observed contrast is well explained by considering the dynamic deformation field of vibrating dislocation. Comparing simulated deformation maps and x-ray images permitted determination of the local velocities of vibrating dislocations and their viscosity coefficients. We found unexpectedly high velocity values (not far from the speed of sound) and extremely low viscosity coefficients, 2-3 orders of magnitude lower than previously measured in ductile materials.     

Measurements of velocity and attenuation of leaky waves using an ultrasonic array

A new method of measuring velocity and attenuation of leaky surface waves is presented. A single focused transmitting transducer and linear receiving array in a pitch-catch arrangement are used in the proposed system. The spatial distribution of the acoustic field in the leaky wave is recorded by the array, and the parameters of the leaky wave can be obtained by processing the output waveforms. In comparison with existing material characterization systems, the mechanical scanning of the transducers is not used any more, and the measurement time is only limited by the time of the wave propagation and speed of the electronic data acquisition system.     

电动声源热声致冷机声学和计算实例

我们将各种热声致机简化为一包括声学终端在内的声管道系统，并通过实例讨论了致冷机的声学特性，该管道系统与一般声管道不同：１．在热声堆中热波和粘滞波不可不计。２．在热声堆与声管连接时，必需考虑合成波的体积流；而热声堆内只需考虑传播波的体积流。本文对此提出了阻抗连接条件的修正。实例使用电动扬声器为声源，给出了热声行波和驻波致冷的声学计算方法以及它们的声学特性，所用扬声器的标称伏安为１００ＶＡ，可为热声致