运用声悬浮现象测量声速的演示实验

介绍一个新颖的运用声悬浮现象测量声速的演示实验,详细分析讨论了声波在垂直谐振腔内使物体悬浮于空中的条件与位置。     

超声波声速测量实验的拓展

对传统的声速测量实验内容进行了拓展,利用发射换能器和接收换能器构成的超声谐振腔形成的稳定驻波,演示了声辐射力与物体自身重力平衡时的声悬浮现象;在此基础上,利用泡沫小球的动态声悬浮过程对超声驻波的波长进行了测量,计算得到的声速结果与参考值的百分误差为2.1％.上述实验内容的拓展,让学生对超声波驻波场的产生、分布、力学效应...     

超声多普勒效应测量声速实验设计

利用多普勒效应来测量声速是大学物理中的一个重要的实验。本文介绍了设计性实验"超声多普勒效应测量声速",利用多普勒效应综合实验仪,设计出一套超声多普勒效应测量声速的实验装置,并利用该实验装置测量声速。     

声悬浮现象的研究

分析了声波在垂直谐振腔内使物体悬浮于空中的条件与位置,给出了运用声悬浮现象测量声速的方法并实测了声速.     

低频驻波声悬浮仪器的设计与定量研究

以单轴式声悬浮仪结构为基础,改变传统超声频率信号,使用低频信号实现物体在谐振腔内的悬浮,同时结合声学理论,定量分析出物体声悬浮的条件及悬浮的稳定区,利用驻波共振法测量声速。结合自制教具的特点,将水平放置的声悬浮仪改进后,还可用做驻波形成的演示性仪器,通过改变输入信号频率,观察谐振腔内驻波的形成及悬浮物体在波腹位置的振动状态,提高实验教学的演示性。该套装置制作简单,操作简便,既可作为实验演示教学也可作为定量探究实验。     

声速测量实验仪的改进

针对原有声速测量仪中存在的不足,利用单片机、步进电机等器件构建控制电路,通过识别信号强度强弱变化来代替原有实验仪中手动操作,提高了实验精度.     

气体物理性质对近场超声悬浮特性的影响研究

在利用近场超声悬浮技术搬运晶圆的过程中,为提高近场超声悬浮力,该文研究了气体物理性质与近场超声悬浮力之间的关系。利用声辐射压理论与流体力学理论对不同气体介质下的悬浮力进行建模与求解。搭建了可测量不同气体环境中悬浮力的实验平台。实验发现氩气环境下超声悬浮力平均值相对空气环境下提升24.8%。结合实验与理论计算分析了气体密度、比热容比、声速与动力黏度对悬浮力的影响,推断气体的比热容比为影响近场超声悬浮力的主要参数。该方法为晶圆搬运的环境适用性提供了参考价值。     

声波在浓悬浮液中的传播

本文从理论上与实验上研究了纯高岭土悬浮液中的声传播问题。在理论上考虑了悬浮粒子在声场中的电力相互作用与流体动力相互作用,对Ahuja的理论作了些改进;在实验上我们测量了在室温条件下声速和声振幅吸收系数对频率的依赖关系。理论与实验的一致性是相当好的。     

基于换能器阵的三维多粒子悬浮及操控装置

针对目前三维声操作技术悬浮粒子数量少、悬浮空间局限的问题,本文提出了一种由三对相对换能器阵列组成的声悬浮装置的设计方案,通过改变换能器阵列的相位差,成功实现了粒子的三维操纵.该装置可用于测量声速,相对误差一般在2%~5%左右,对测量环境要求比较严格.     

基于振荡气泡法测定声悬浮液滴的表面张力

通过调节阵列式声悬浮装置的悬浮声压,使悬浮液滴转变为气泡.利用振荡气泡法的原理,结合声悬浮气泡在声场中处于缓慢变形的非平衡状态特点,对原始气泡表面膨胀系数的公式进行了修正.实验过程中采用高速摄像机记录气泡形成及振荡过程的图像,并对图像进行处理,测定悬浮气泡的表面膨胀模量,得到液体的动态表面张力.以锅炉用油为样品,利用声悬浮气泡的膨胀模量,对液滴动态表面张力进行非接触式测量.     

用于超声悬浮场可视化的光学全息相位倍增方法研究

基于二次曝光全息干涉测量原理,采用四倍相位倍增光路对声悬浮声压场分布进行了可视化研究.拍摄了给定模式的超声悬浮场在不同超声换能器激励电流时的光学全息图并进行光学再现,由再现光波的全息干涉条纹图样得到了反映声压场分布的光波波前相位变化,并进行了对比分析.结果表明,与无相位倍增光路相比,采用四倍相位倍增光路可使同一声压场的全息干涉条纹数目大大增加,测量灵敏度明显提高,为进一步研究声悬浮场声压分布提供了一种有效方法.     

海底表层沉积物声速的环境因素影响特性

应用声速通用模型开展理论分析,结合温度-压力可控实验测量分析,研究地声反演、海底原位声学测量和采样样品声学测量3种主要的海底表层沉积物声学特性测量方法中,存在的环境因素影响机制和特性.理论计算与实验测量研究具有一致性,揭示温度和静水压力对海底表层沉积物的压缩波声速的影响机制主要是通过影响孔隙海水的密度、黏度、体积弹性模...     

多普勒效应测量声速实验的设计

介绍了设计性实验"多普勒效应测量声速."该实验要求学生理解多普勒效应测量声速的原理,利用气垫导轨实验和声速的测定实验仪器,设计出一套多普勒效应测量声速的实验装置,并利用该实验装置测量声速.     

以虚拟仪器为平台的声学实验

基于计算机声卡和Adobe Audition软件制作了声学虚拟仪器,可实现示波器、信号发生器和频率计算仪器功能,并介绍了此声学虚拟仪器在双音多频信号DTMF的研究、声速的测量和变音钟实验中的具体应用.     

混响声场条件下水声互易传递函数的测量及应用

对不规则的混响声场情况的互易测量方法进行了理论研究,对相关测量误差提出了修正方法。通过测量结果的空间平均和混响环境对声能密度影响的评估,修正了声源体积速度的计算值,并在水中进行了试验验证。经修正后的互易测量结果与正向实测结果基本一致。表明混响声场不影响互易原理有效性的成立,但影响了声源体积速度的计算,进而影响了应用互易原理对传递函数的测量。提出的修正方法在不规则的混响声场情况下简单有效,结论为今后基于互易原理的工程应用提供了参考和依据。      

Application and measurement of underwater acoustic reciprocity transfer functions in reverberant sound field

The reciprocity measurement theory in anomalous reverberant sound fields was investigated.An improved method Was proposed due to the interrelated errors.The source volume velocity Was corrected by spatial average of measurement results and evaluation of the reverberant sound field influence on acoustic energy density.The result was validated in underwater experiment,corrected reciprocity measurement results were almost the same as direct measurement results.It indicates that reverberant sound field does not affect the validitv of the principle,but influences the obtainment of source volume velocity,then influences the measurement of transfer functions with the principle.The proposed method is simple and effective in anomalous reverberant sound fields.The study mav be valuable for the applications which are based on the principle.     

Dynamic Superposition and Levitation Capability of Two Confronting Ultrasonic Waves

The superposition dynamics of two confronting ultrasonic waves and their levitation capability for centimeter-sized thin disks are investigated by numerical analyses and validated by experiments. The sound pressure simulation reveals that two opposite ultrasonic waves provide a more effective standing-wave field than a single ultrasonic wave when the diameter of disk-shaped object approaches the wavelength scale. The dynamic superposition of two confronting beams facilitates the acoustic levitation of the clay disk and aluminum disk with diameters of 0.97 and 0.90. The acoustic radiation forces exerting on these thin disks are measured experimentally, which exhibit a better levitation stability for the centimeter-sized thin disks. The equilibrium levitation positions of the two disks are located near the sound pressure node, and the maximum acoustic radiation pressure on their surfaces is less than one percent of the maximum sound pressure.     

超声波多次回波反射法测量油料密度技术研究*

该文通过同时测量油料的声阻抗和声速来测量油料的密度。通过对超声波在不锈钢壁内的多次反射回波信号作快速傅里叶变换,取各次回波信号中心频率下的幅值在对数坐标系下作数据拟合,由拟合曲线斜率并结合多次反射理论求得油料的声阻抗;测量由聚苯乙烯壁面反射回来的二次回波信号计算油料的声速。实验中将温度控制在20?C,测量了8种油料的声阻抗和声速,进而求出8种油料的密度。实验结果表明8种油料密度测量结果的最大误差为1.2%。该方法适合油料密度在线、快速、准确测量。