超聲波換能器測聲速為什麼

㈠ 聲速的測量實驗中為什麼要使壓電換能器S1和S2的表面始終保持互相平行 不平行會產生什麼問題

S2為超聲波接收器,聲波傳至它的接收面上時,再被反射.當S1和S2的表面互相平行時聲波就在兩個平面間往返反射,互相干涉,在示波器上顯示出S2接收信號波形；如果2個平面不平行聲波就無法在2個平面間反射更無法干涉.
（1）聲波的正面反射壓力與斜著的反射壓力是不一樣的，要求二者平行是為了保證聲波的正面反射，以求得最大反射壓力，使實驗數據更精確。
（2）如果二者不平行，則反射回來的聲波不能正確打在S1的正中心，會有一部分聲波能量沒有打在S1上，也就不能正確測得反射回的能量。會使實驗不準確。

㈡ 為什麼超聲波測聲速會出現較大的誤差

從實驗室所採用的儀器和實驗過程來看，主要誤差來源有以下幾點：

1、在發射換能器與接收換能器之間有可能不是嚴格的駐波場；

2、調節超聲波的諧振頻率時出現誤差；

3、示波器上判斷極大值的位置不準確也會引入人為的和儀器的誤差。

在發射換能器與接收換能器之間有可能不是嚴格的駐波場。由發射換能器的發射面發射的超聲波在空氣中傳播時並不是全以簡諧波傳播；

而在近場區表現出沒有周期性規律的特徵，直到遠場區才能近似認為是簡諧波，可是只有入射波為簡諧波，經反射疊加後才能形成駐波，從而測得兩相鄰極大值的間距。當發射面與反射面相距10cm左右時，正好處於遠場區的開始階段，入射波不能近似為標準的簡諧波。

因此與反射波疊加後不為標準的駐波,任意兩相鄰極大值的間距不等,導致在不同位置測得的兩相鄰極大值間的距離λ/2不同,由此計算所得的超聲波聲速就會有較大的誤差。

(2)超聲波換能器測聲速為什麼擴展閱讀：

在測量超聲波聲速過程中，當信號發生器輸出的正弦波頻率與聲速測量儀發射換能器中壓電陶瓷環的固有頻率相等時，該正弦波頻率稱為諧振頻率，在諧振頻率下，示波器上會出現電壓信號的最大值，發射換能器工作頻率等於其本身的諧振基頻時，其工作狀態是最佳的；

可以取得最大的發射功率和效率。而聲速測量儀的發射器與接收器的距離為λ／2的整數倍時，產生共振干涉，即使不在諧振頻率下，示波器上電壓信號也會出現極大值諧振頻率與距離為λ／2的整數倍時的共振干涉頻率，是實驗中容易混淆的問題，給諧振頻率的調節帶來一定的困難。

另外，聲速測量儀中發射器的固有頻率，還會隨環境溫度的升高而降低。

㈢ 國外MHz級頻率超聲波換能器，採用金屬材質外殼，超聲是怎麼通過金屬材質進入到液體中測量聲速的

金屬聲阻抗是比水阻抗大幾倍，所以陶瓷片在振動過程中通過金屬傳導到水中時，會有損耗。但是這個不光是跟固體的阻抗有關，還跟在固體中傳播的聲速有關。
所以可以在陶瓷片和金屬之間加耦合層來減少損耗，從而在液體中傳播。

㈣ 在設計測量超聲波的傳播速度時為什麼要在換能器諧振狀態下測定空氣中的聲速

測速原理：
v=
fxλ
(f為聲波頻率,λ為聲波波長)
為此我們需要測得
f和λ
原因一：利用諧振現象,當發射換能器處於諧振狀態時,其諧振頻率即聲波頻率,由此定出f
原因二：實驗裝置採用柱波測距原理,相鄰兩波幅間距=相鄰兩波節間距=λ/2,為觀測准確以減小實驗誤差,選取測量波幅間距,對應相鄰諧振距離的間距