超声波换能器测声速为什么

㈠ 声速的测量实验中为什么要使压电换能器S1和S2的表面始终保持互相平行 不平行会产生什么问题

S2为超声波接收器,声波传至它的接收面上时,再被反射.当S1和S2的表面互相平行时声波就在两个平面间往返反射,互相干涉,在示波器上显示出S2接收信号波形；如果2个平面不平行声波就无法在2个平面间反射更无法干涉.
（1）声波的正面反射压力与斜着的反射压力是不一样的，要求二者平行是为了保证声波的正面反射，以求得最大反射压力，使实验数据更精确。
（2）如果二者不平行，则反射回来的声波不能正确打在S1的正中心，会有一部分声波能量没有打在S1上，也就不能正确测得反射回的能量。会使实验不准确。

㈡ 为什么超声波测声速会出现较大的误差

从实验室所采用的仪器和实验过程来看，主要误差来源有以下几点：

1、在发射换能器与接收换能器之间有可能不是严格的驻波场；

2、调节超声波的谐振频率时出现误差；

3、示波器上判断极大值的位置不准确也会引入人为的和仪器的误差。

在发射换能器与接收换能器之间有可能不是严格的驻波场。由发射换能器的发射面发射的超声波在空气中传播时并不是全以简谐波传播；

而在近场区表现出没有周期性规律的特征，直到远场区才能近似认为是简谐波，可是只有入射波为简谐波，经反射叠加后才能形成驻波，从而测得两相邻极大值的间距。当发射面与反射面相距10cm左右时，正好处于远场区的开始阶段，入射波不能近似为标准的简谐波。

因此与反射波叠加后不为标准的驻波,任意两相邻极大值的间距不等,导致在不同位置测得的两相邻极大值间的距离λ/2不同,由此计算所得的超声波声速就会有较大的误差。

(2)超声波换能器测声速为什么扩展阅读：

在测量超声波声速过程中，当信号发生器输出的正弦波频率与声速测量仪发射换能器中压电陶瓷环的固有频率相等时，该正弦波频率称为谐振频率，在谐振频率下，示波器上会出现电压信号的最大值，发射换能器工作频率等于其本身的谐振基频时，其工作状态是最佳的；

可以取得最大的发射功率和效率。而声速测量仪的发射器与接收器的距离为λ／2的整数倍时，产生共振干涉，即使不在谐振频率下，示波器上电压信号也会出现极大值谐振频率与距离为λ／2的整数倍时的共振干涉频率，是实验中容易混淆的问题，给谐振频率的调节带来一定的困难。

另外，声速测量仪中发射器的固有频率，还会随环境温度的升高而降低。

㈢ 国外MHz级频率超声波换能器，采用金属材质外壳，超声是怎么通过金属材质进入到液体中测量声速的

金属声阻抗是比水阻抗大几倍，所以陶瓷片在振动过程中通过金属传导到水中时，会有损耗。但是这个不光是跟固体的阻抗有关，还跟在固体中传播的声速有关。
所以可以在陶瓷片和金属之间加耦合层来减少损耗，从而在液体中传播。

㈣ 在设计测量超声波的传播速度时为什么要在换能器谐振状态下测定空气中的声速

测速原理：
v=
fxλ
(f为声波频率,λ为声波波长)
为此我们需要测得
f和λ
原因一：利用谐振现象,当发射换能器处于谐振状态时,其谐振频率即声波频率,由此定出f
原因二：实验装置采用柱波测距原理,相邻两波幅间距=相邻两波节间距=λ/2,为观测准确以减小实验误差,选取测量波幅间距,对应相邻谐振距离的间距