不同介质中超声波传播速度测量方法之比较

基于共振干涉法、相位法和反射回波法测量了空气和水中超声波的传播速度,比较了三种方法的优缺点,共振干涉法和相位法可测量气体和液体中的声速,反射回波法可测量液体和固体中的声速;相位法误差最小,共振干涉法误差相对较大。共振干涉法研究了示波器接收的交变电压随传播距离的变化规律,计算得空气和水中超声波的损耗系数分别为0.01381、0.01829,超声波在水中的损耗较大。使用Origin软件直线拟合,对实验结果进行分析和评价。     

超声波声速测量方法的探讨

介绍一种测量空气中超声波声速的新方法--改变频率干涉法（也叫改变频率驻波法）.并对实验数据、测量精度进行了分析.     

测量液体声速的几种方法的探讨

由于声速与物质的物理属性密切相关，故在检测计量中，许多被测量量都可直接或间接地转化为声速的测量，精确地测量声速具有很重要的现实意义。本介绍了三种利用超声波测量液体声速的方法，并且对超声光栅法、超声干涉法和超声相位法进行了比较实验根据三种方法的测量精度，分析了产生误差的原因，并且对现有的实验设备提出了改进的设想。     

双缝干涉测量超声波声速

根据光学中杨氏双缝干涉实验原理设计出超声波双缝干涉测量声速的实验装置.运用波的干涉原理,将声波接收器接收到的干涉信号输入到示波器,通过示波器来显示干涉极大和干涉极小现象,利用分光计的双游标读数原理测量干涉极大和干涉极小对应的θ角.通过实验数据计算得出干涉极大和极小对应的声速分别为(336.2±0.3)m/s,(338.8±0.2)m/s.     

声速测量及声波的波动学规律研究

声速除了可利用共振干涉法和相位比较法测量外,还可以用干涉、衍射及“洛埃镜”反射等方法测量．声速实验的改进,不仅可扩展声速测量的方法,而且也可加深学生对波动学规律和本质的理解．     

干涉法测量气体低压下声速的实验研究

介绍了干涉法测量气体声速的试验原理和变程干涉声速测量的实验系统,使用本套测量系统测得的气体声速的精度可达5×10-4。根据热力学原理,分析了气体声速与理想气体比定压热容之间的物理关系。在本套实验系统上测得了一批高精度的新环保制冷剂的气相声速数据,并可进一步确定其理想气体比定压热容.     

纹影法在超声波可视化及声速测量中的应用

本文探讨了一种利用纹影法观察声光介质内部超声波及测量其声速的方法,利用该方法可以直接观察到声光介质内部的超声波图像.在一定条件下,可以观察到晶体内部的折射率周期性分布图像,进而计算得到超声波在晶体内的传播速度.该方法为声光介质内部的声速测量提供了一个新的思路,并且有助于对超声波的传播有一个更形象的了解.     

对驻波法测声速的讨论

改变驻波法测声速的操作过程,区分出谐振频率和共振干涉频率,较准确地测量出声速.     

应用时差法测量声速

共振干涉法和相位比较法是大学物理实验中常用的测量声速的方法,但工程应用很广泛的时差法测量声速却很少在大学物理实验内容中涉及。在文中实验用时差法测量声速的实验结果和理论值相符较好,并对实验结果进行讨论和分析。     

超声脉冲法测量固体材料声速实验的扩展与升级

根据声速与材料弹性常量之间满足的克里斯托菲尔方程,利用超声脉冲法测量了超磁致伸缩材料中超声波沿不同方向传播的声速,计算出超磁致伸缩材料的弹性常量.利用电磁铁激发均匀的外磁场,测量了超磁致伸缩材料中超声波沿不同方向传播的声速与外磁场的关系,研究了超磁致伸缩材料的弹性常量随外磁场的变化规律.通过对传统固体介质声速测量实验内容的扩展与升级,不仅加深了学生对超声脉冲法测量声速原理的理解,还使传统的实验项目焕发了新的生命力.     

压差式矢量水听器方位估计中的干扰抵消

矢量水听器由于能获取声场中标量（声压）和矢量（振速）信息，因此单个的矢量水听器就可实现目标方位估计。单个矢量水听器是利用信号的声压和质点振速之间相关性进行信号方位估计，但是当存在干扰，并且干扰和信号之间相关时，如果对运用能量流进行方位估计的方法不加改进，则会出现很大的误差，甚至出现错误的估计。本文提出一种存在已知噪声干扰情况下的干扰抵消方法，并针对该方法进行了仿真试验，最后运用湖试数据进行了验证。结果表明，该方法能有效地减弱相千千柑对信号的影响，实现对信号的方位估计。     

Interference acoustical method for measuring velocity,attenuation and reflection of acoustic surface waves

An interference acoustical method for measuring velocity, attenuation and reflection of acoustic surface waves was developed. Applications to diagnostics and nondestructive testing of acoustic surface wave devices are discussed.     

声速测量中反射端相位问题的讨论

本文在用共振干涉法测定空气中的声速实验里，就反射端的相位问题从理论上作了较深刻的讨论。     

气泡体积分数对沙质沉积物低频声学特性的影响

由于有机物质分解等原因,实际的海底沉积物中存在气泡,气泡的存在会显著影响沉积物低频段的声学特性,因此研究气泡对沉积物低频段声速的影响机理具有重要意义.考虑到外场环境的不可控性,在室内水池中搭建了大尺度含气非饱和沙质沉积物声学特性获取平台,在有界空间中应用多水听器反演方法首次获取了含气非饱和沙质沉积物300—3000 Hz频段内的声速数据(79—142 m/s),并同时利用双水听器法获取了同一频段的数据(112—121 m/s).在声波频率远低于沉积物中最大气泡的共振频率时,根据等效介质理论,将孔隙水和气泡等效为一种均匀流体,改进了水饱和等效密度流体近似模型.模型揭示了气泡对沉积物低频段声学特性的影响规律,理论上解释了沉积物中声速的降低.通过分析模型预报声速对模型参数的敏感性,根据测量得到的声速分布反演得到了沉积物不同区域的气泡体积分数,气泡体积分数从1.07%变化到2.81%.改进的模型为沉积物中气泡体积分数估计提供了一种新方法.     

浅海运动目标波束域波导不变量测距方法研究

波导不变量是描述海洋波导环境声信号水平距离与频率干涉结构现象的特征参量。运动目标波导不变量测距方法需要已知目标速度值,运动目标速度一般是未知的。针对这一问题,本文提出了一种利用水平线阵估计目标运动速度的浅海波导不变量测距方法。该方法通过不同时刻波束域声信号互谱分析进行声源速度估计,结合HOUGH变换提取的LOFAR图斜率和波导不变量进行运动目标测距。仿真结果表明,该方法能够有效的进行运动目标的距离估计。利用2013年7月浅海实验数据,该方法估计出了发射船的距离,并与GPS测量的距离进行对比,相对误差小于10%。      

Relationship Between Differential Interference Angle and Parameter of Experiment in Molecular Beam

Collisional quantum interference （CQI） was observed in the intramolecular rotational energy transfer in the experiment of the static cell, and the integral interference angles were measured. To observe more precise information, the experiment in the molecular beam should be taken,from which the relationship between the differential interference angle and the scattering angle can be obtained. In this paper, the theoretical model of CQI is described in an atom-diatom system in the condition of the molecular beam, based on the first-Born approximation of time-dependent perturbation theory, taking into accounts the long-range interaction potential. The method of observing and measuring correctly the differential interference angle is presented. The changing tendency of the differential interference angle with the impact parameter and relative velocity is discussed. The changing tendencies of the differential interference angle with the parameter of experiment in the molecular beam, including the impact parameter and the velocity are discussed. This theoretical model is important to understand or perform the experiment in the molecular beam.     

Relationship Between Differential Interference Angle and Parameter of Experiment in Molecular Beam

Collisional quantum interference (CQI) was observed in the intramolecular rotational energy transfer in the experiment of the static cell, and the integral interference angles were measured. To observe more precise information, the experiment in the molecular beam should be taken, from which the relationship between the differential interference angle and the scattering angle can be obtained. In this paper, the theoretical model of CQI is described in an atom-diatom system in the condition of the molecular beam, based on the first-Born approximation of time-dependent perturbation theory, taking into accounts the long-range interaction potential. The method of observing and measuring correctly the differential interference angle is presented. The changing tendency of the differential interference angle with the impact parameter and relative velocity is discussed. The changing tendencies of the differential interference angle with the parameter of experiment in the molecular beam, including the impact parameter and the velocity are discussed. This theoretical model is important to understand or perform the experiment in the molecular beam.     

声悬浮及声速测定实验仪的设计

《声速测定》是大学物理实验中比较普遍的一个综合性实验。在声速测定实验仪的基础上,改进了信号源,并制作了声悬浮配件,使其实现既可以用多种方式测量声速,又可演示声悬浮实验现象。声悬浮及声速测定实验仪悬浮稳定性强,声速测定准确,仪器造价低,使用方便,这样设计节省了实验室资源和空间。     

Near fields scattered by an underwater finite cylindrical baffle

In this work,acoustic vector characteristics of near fields scattered by an underwater finite cylindrical baffle are investigated theoretically and experimentally.The analytic expressions for the scattered pressure and particle velocity are derived using the elastic thin shell theory.Calculations are presented for the scattered near fields of the pressure,the particle velocity and the intensity.It is found that the pressure and the particle velocity fields near the surface of the cylindrical baffle are characterized by complex interference structure,particle velocity directions and the source bearings are not consistent.The phase difference between the pressure and the particle velocity is not zero and the intensity vector does not reflect the sound bearings.It can be noted that the distortions of the fields will make the original vector signal processing method based on the free space assumption be no longer applicable in the presence of the cylindrical baffle.These results can serve as a basis of the application for the acoustic vector sensor on board.     

利用声场频谱频率漂移监测内波的算法改进和实验验证

声场频谱的频率漂移曲线可以用来监测内波。由于简正波幅度剧烈起伏带来的干扰,目前尚无从实验数据中提取频移曲线的有效算法.提出了一种依据实测声学传播数据提取频移曲线的算法。借助于简正波过滤技术,该算法利用相关法从简正波相角之差中提取频率漂移曲线。利用该算法提取的频移曲线与内波导致的跃层起伏具有很高的相似性,这在2011年黄海实验中得到了验证。该算法的优点是可以保留简正波相位差变化导致的频移曲线信息,同时又能有效地抑制简正波幅度起伏带来的干扰,但是需要良好的接收阵阵型来保证简正波分离。