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超声波原理应用专题实验报告 及论文
超声波原理专题实验报告及论文
授课教师：王保军
学院：电气工程学院
专业：电气信息类（轨道牵引电气化）
班级：电气1109班
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目录
实验一 •超声波的产生与传播 5
实验方案 5
直探头延迟的测量 5
脉冲波频率和波长的测量 6
3 •波型转换的观察与测量 6
8
实验内容及要求 9
1 •测量直探头的延迟 9
2•测量脉冲超声波频率和波长 9
3 •波形转换的观察和测量 9
（选做） 9
分析与思考 10
10
实验方案 10
声速的直接测量方法 10
速的相对测量方法 13
实验内容与要求 13
1・测量直探头和斜探头的延迟 13

•利用斜探头测量铝试块的横波声速14
分析与思考 14
实验三•超声波探测 14
14
14
2•直探头探测缺陷深度 15
.斜探头测量缺陷的深度和水平距离16
实验内容及要求 18
测量直探头的扩散角 18
探测CSK-IB试块中缺陷C的深度18
探测CSK-IB试块中缺陷D的深度和
距试块右边沿的距离 18
分析与思考 18
超声波原理及应用科技小论文 19
——超声波在工业及医学上的应用 19
论述 20
21
结论 22
3•超声波探测 23
六扩展
超声波在工业及医学上的应用26
29
29
八、参考文献
实验一 •超声波的产生与传播
--实验方案
1 •直探头延迟的测量
参照附录A连接JDUT-2型超声波实验仪和示 波器。超声波实验仪接上直探头，并把探头放在
CSK-IB试块的正面，仪器的射频输出与示波器 第1通道相连，触发与示波器外触发相连，示波 器采用外触发方式，适当设置超声波实验仪衰减 器的数值和示波器的电压范围与时间范围，使示 波器上看到的波形如图1/7所示。
，S称为始波，to对应于发射超声
波的初始时刻；Bi称为 图1/7直操头延迟的
测量
试块的1次底面回波，tl对应于超声波传播到试 块底面，并被发射回来后，被超声波探头接收到
的时刻，因此tl对应于超声波在试块内往复传播 的时间；B2称为试块的2次底面回波，它对应 于超声波在试块内往复传播到试块的上表面后， 部分超声波被上表面反射，并被试块底面再次反 射，即在试块内部往复传播两次后被接收到的超 声波。依次类推，有3次、4次和多次底面反射 回波。
从示波器上读出传播ti和t2,则直探头的延迟 为
t 2ti t2 ()
脉冲波频率和波长的测量
调节示波器时间范围，使试块的1次底面回波 出现在示波屏的中央，脉冲波的振幅小于 1V。 测量两个振动波峰之间的时间间隔，则得到一个 脉冲周期的振动时间t，则脉冲波的频率为 仁1/t ； ，则脉冲波 在铝试块中的波长为l=。
波型转换的观察与测量
把超声 波实验仪
换上可变角探头，参照图1 .8把探头放在试块 上，并使探头靠近试块背面，使探头的斜射声束 只打在R2圆弧面上。适当设置超声波实验仪衰 减器的数值和示波器的电压范围 图

与时间范围。改变探头的入射角，并在改变的过 程中适当移动探头的位置，使每一个入射角对应 的R2圆弧面的反射回波最大。则在探头入射角 由小变大的过程中，我们可以先后观察到回波 Bi、B2和B3；它们分别对应于纵波反射回波、 横波反射回波和表面波反射回波。

让探头靠近试块 背面，通过调节入 射角调，使能够同 时观测到回波Bi 和B2 （）， 且它们的幅度基 本相等；再让探头 逐步靠近试块正 面，则又会在Bi前面观测到一个回波bi.
参照附录 B给出铝试块的纵波声速与横波
声速，通过简单测量和计算，可以确定 b、Bi 和B2对应的波型和反射面。
折射角的测量
确定Bi、B2的波型后，可以分别测量纵波和 横波的折射角。 波声束对正（回波幅度最大时为正对位置） CSK-IB试块上的横孔A，用钢板尺测量正对时 探头的前沿到试块右边沿的距离 Lai ;然后向左 移动探头，再让纵波声束对正横孔 B,并 测
量距离Lbi。测量A和B的水平距离L和垂直 距离H，则探头的折射角为：
i tan1®1 ：A1 L） （ ）
同样的方法可以测量横波