实验四十超声波波速测量
实验四十 超 声 波 波 速 测 量
声波是一种在弹性媒质中传播的纵波。对超声波（频率超过2×104Hz的声波）传播速度的测量在超声
波测距、测量气体温度瞬间变化等方面具有重大意义。超声波在媒质中的传播速度与媒质的特性及状态因素有关。因而通过媒质中声速的测定，可以了解媒质的特性或状态变化。例如，测量氯气（气体）、蔗糖（溶液）的浓度、氯丁橡胶乳液的密度以及输油管中不同油品的分界面等等，这些问题都可以通过测定这些物质中的声速来解决。可见，声速测定在工业生产上具有一定的实用意义。同时，通过液体中声速的测量，了解水下声纳技术应用的基本概念。
一 实 验 目 的
（1）用共振干涉法和相位比较法测量声速。
（2）了解压电陶瓷换能器的功能。
（3）进一步熟悉示波器的使用。
（4）通过用时差法对多种介质的测量，了解声纳技术的原理及其重要的实用意义。
二 实 验 原 理
由波动理论得知，声波的传播速度v 与声波频率和波长f λ之间的关系为λf v =。所以只要测出声波的频率和波长，就可以求出声速。其中声波频率可由产生声波的电信号发生器的振荡频率读出，波长则可用共振法．．．和相位比较法．．．．．
进行测量。时差法可通过测量某一定间隔距离声音传播的时间来测量声波的传播速度。
1．压电陶瓷换能器
本实验采用压电陶瓷换能器来实现声压．．和电压．．
之间的转换。它主要由压电陶瓷环片、轻金属铅（做成喇叭形状，增加辐射面积）和重金属（如铁）组成。压电陶瓷片由多晶体结构的压电材料锆钛酸铅制成。在压电陶瓷片的两个底面加上正弦交变电压，它就会按正弦规律发生纵向伸缩，从而发出超声波。同样压电陶瓷可以在声压的作用下把声波信号转化为电信号。压电陶瓷换能器在声—电转化过程中信号频率保持不变。
如图1所示，S 1作为声波发射器，它把电信号转化为声波信号向空间发射。S 2是信号接收器，它把接收到的声波信号转化为电信号供观察。其中S 1是固定的，而S 2可以左右移动。
2．共振法测量波长λ
由声源S 1发出的声波（频率为f ）
，经介质（空气）传播到S 2，S 2在接收声波信号的同时反射部分声波信号。如果接收面（S 2）与发射面（S 1）严格平
行，入射波即在接收面上垂直
反射，入射波与反射波相干涉
形成驻波。反射面处是位移的波节，声压的波腹。改变接收
器与发射源之间的距离x ，在一系列特定的距离上，空气中出现稳定的驻波共振现象。此时x 等于半波长的整数倍，驻波的幅度达到极大；同时，在接收面上的声压波腹也相应地达到极大值。通过压电转换，产生的电信号的电压值也最大（示波器显示波形的幅值最大）。因此，若保持频率不变，通过测量相邻两次接收信号达到极大值时接收面之间的距离x Δ，即可得到该波的波长λ（x Δ2=λ），并用λ?计算出声≈f v 速。
3．相位比较法测量波长λ
声源S 1发出声波，在其周围形成声后场，声任一时间而变化但它和场在介质中点的振动相位是随的，声源振动的位相差φΔ设声源方程可写成 t y y 不随时间变化。
ωcos 0=，距声源x处S 2接收到的振动为 y ′= 0
y ′cos ω(t －v x )，两处振动的位相差 v x ωφ=Δ，若把两处振动分别输入到示波器x 轴和y 轴（如图2所示），那么当x ＝n λ，即φΔ=2n π时，合振动为一斜率为正的直线。当2)12(λ
+=n x ，即π)12(+=Δn φ时，合振动为一斜率
图1 共振法测量声速实验装置
为负的直线。当。移x 为其它值时，合振动为椭圆动S 2，当其合振动为直线的图形斜率正、负更替变化一次，2
2)12(λλλ=?+=ΔS 2移动的距离 n n x ， 则 x Δ=2λ
4．时差法测量原理
以上两种方法测声速都
是用示波器观察波谷和波
峰，或观察两个波间的相位
差，原理是正确的，但读数
位置不易确定。较精确测量
声速是用声波时差法。时差
法在工程中得到了广泛的应
用，它是将经脉冲调制的电
图2 相位比较法测量声速实验装置
信号加到发射换能器上，声波在介质中传播，经过时间后，到达距离处的接收换能器，所以可以用以下公式求出声波在介质中传播的速度见图3。速度 t L t
L v = 三 实 验 仪 器
SV5型声速测量组合仪及
SV5型声速测定专用信号源，
示波与声速测量系统的连
接
和聚方式（TRIG.MODE）开关置的连接方法见图
9-4。到同步的正弦波信号。kHz之间，因不同的换能器或介质而异）电
器，300mm 游标卡尺一把。 四 实 验 内 容 1．准备（1）示波器POWER 开关
置ON，调节亮度（INTENSITY）
焦(FOCUS)，使波形清晰。
（2）触发源（TRIG. SOURCE）开关置INT， 触发
AUTO，触发电平（TRIG.LEVEL）右旋至锁定（LOCK）状态。
（3）声速测量时，专用信号源、测试仪、示波器之间 2．谐振频率的调节 （1）将测试方法设置
到连续方式，按图9-4（a）
所示连好线。按下CH1开关，调节示波器，能清楚
地观察 （2）调节专用信号源上的 “发射强度”旋钮，使其输出电压在20V P-P 左右，
然后将换能器测试仪接线
盒上的接收端接至示波器，
将两声能转换探头靠近，按
下CH2开关，调整信号频率，
观察接收波的电压幅度变化，在某一频率点处（34.5kHz～39.5SV5型专用信号源发射波形接收波形测试仪接线盒
发射接收
示波器S 1S 2
CH 1（X）CH（Y）
2（a ） 共振干涉法、相位法测量
3 发射换能器波形
图3时差法测量原理
（b ） 时差法测量连接图图4 测试接线图
压幅正弦波振幅最大，再次调节正弦信号频率，直至示波器显示的正弦波振幅达到最大值。记录此频率f 。
1）将S 2移动接近S 1处(注意不要接触)，再缓缓地移动S 2，当示波器上出现振幅信号时时，记下位置x 0。收器S 2的位置， 可观察到正弦波形发生周期性的变化, 逐个记下振幅最大的x 1，x 2 ，S 拢S 1，然后再慢慢地移离S 2，当示波器屏上出现斜率为正的直线时，记
下S 2斜率负、 正变化的直线出现时S 2的对应位置、、…度最大，此频率即是压电换能器S 1、S 2相匹配的频率点。
（3）改变S 1、S 2的距离，使示波器的3．共振干涉法测声速
（
（2）由近而远改变接…，x 9共10个点。
4．相位比较法测声速
（1）在共振干涉法实验的基础上, 将示波器的X-Y 控制键按下, 即可观察到椭圆。
（2）使2稍靠的位置0
x ′。 1
x ′2x ′ 9x ′（3）移动S 2，依次记下示波器上。 t 。…。
调节接收增益，使接收波信号幅度始终保持一致。每隔10.00mm记录下显示的时间值L 1、t i 共10个点择键切换至“液体”，并将连线接至插入接线盒的“液体”接线孔中，即可进行测试，步骤与上相同。
质测量声速时的注意要点
空气”位置，换能器的发射源（带有转轴）器）相隔1mm处（两换能器喇叭形平面），不要相碰，开启数字显示表头电源，并置0，即可进行测量。
号源上的“声速传播介质”置于“液体”位置，换能器的连接端应在接线盒况下，（4）记下实验室温度5．时差法测量声速
将测试方法设置到脉冲波方式，按图9-4（b）所示连好线。将S 1和S 2之间的距离调到一定距离
（≥50mm），再调节接收增益，使示波器上显示的接收波信号幅度在400mV左右（峰—峰值），以使计时器工作在最佳状态。然后记录此时的距离值和显示的时间值L i 、t i (时间由声速测试仪信号源时间显示窗口直接读出)。移动S 2，同时。
当使用液体为介质测试声速时，先在测试槽中注入液体，直到把换能器完全浸没，但不能超过液面线。然后将信号源面板上的介质选记下介质温度t ℃。
6．对三种不同介（1）空气介质
测量空气声速时,将专用信号源上的“声速传播介质”置于“用紧定螺钉固定，然后将话筒插头插入接线盒中的插座中。
可将S 2（接收换能器）转动到与S 1（发射换能（2）液体介质
在储液槽中注入液体，直至将换能器完全浸没，但不能超过液面线。注意：在注入液体时，不能将液体淋在数字显示表头上。将专用信上的“液体”专用插座上。
测量液体声速时，由于在液体中声波的衰减较小，因而存在较大的回波叠加，并且在相同频率的情其波长λ要大得多，用驻波法和相位法测量时可能会有较大的误差，所以建议采用时差法测量。
（3，应先拔出发射换能器尾部的连接插头，然后旋出发射换能器的一端，再旋出接收换能器的一端。
）固体介质
测量非金属（有机玻璃棒）、金属（黄铜棒）固体介质时，将专用信号源上的“测试方法”置于“脉冲波”位置，“声速传播介质”按测试材质的不同，置于“非金属”或“金属”位置。将待测的测试棒的一端面小螺柱旋入接收换能器螺孔内，再将另一端面的小螺柱旋入能旋转的发射换能器上，使固体棒的两端面与两换能器的平面可靠、紧密接触，（旋紧时，应用力均匀，不要用力过猛，以免损坏螺纹及储液槽），然后把发射换能器尾部的连接插头插入接线盒的插座中，即可开始测量，其时间由专用信号源窗口读出，距离即为待测棒的长度，可用游标卡尺测量（厂方提供相同介质但长度不同的几根待测棒），多次测量，然后用逐差法处理数据。测量过程中，调换测试棒时五 数据与结果
（1）自拟表格，记录所有的实验数据。表格的设计要便于用逐差法求相应位置的差值和计算λ和λ′。 （2）算出共振干涉法和相位比较法测得的波长平均值λ和 λ′ ，及其标准偏差和。 经计算可得波λS λ′S 长的测量结果λ＝λ±λΔ，=′λλ′±Δλ′
（3）计算按前两种方法测量的v 和v ′，以及Δv 和Δv ′，并写出实验结果v ±Δv 和v'Δv'。
（4）按理论值公式（空气中）：= v ±S v 00
T T 算出理论值v S ，（式中v 0=331.45m/s为T 0=273.15K时的声速，用原因。 （5）计算时差法测量声速的误差v ，并将百分误差表示。
要在谐振频率条件下进行声速测量？如何调节和判断测量系统是否
间相遇时产生驻波的条件是什么？如果发射面S 1和接收面S 2不平行，
较法为什么选直线图形作为测量基准？从斜率为正的直线变到斜率为负的直线过程中相位改变
（7）用逐差法处理数据的优点是什么？还有没有别的合适的方法可处理数据并且计算T = t +273.15K ）
。并将v 和v ′与S v 比较，百分误差表示，并分析产生误差的v 与S v 比较， 用六 思考题
（1）声速测量中的共振干涉法和位相比较法有何异同？
（2）本实验为什么处于谐振状态？
（3）两列波在空结果会怎样？
（4）相位比较法中作一个周期变化和共振干涉法中作一个周期变化，S 2移动距离是否相同？
（5）相位比了多少？
（6）在相应比较法中，调节哪些旋钮可改变直线的斜率？调节哪些旋钮可改变李莎如图形的形状？λ确定值？
七 附录
显表头使用方法：
时用“mm”。
关。
“0”位。摇动丝杆，接收换能器移动的表头上，如不慎将液体淋入，可用电吹风吹干。
（电吹风用低档，并保参考）
（1）标准大气压下传播介质空气
= v 1．数显表头的使用方法及维护
声速测量组合仪储液槽上方的测量显示两换能器移动距离的数（1）inch/mm 按钮为英/公制转换钮，测量声速（2）“OFF”“ON”按钮为数显表头电源开（3）“ZERO”按钮为表头数字回零用。
（4）数显表头在标尺范围内，接收换能器处于任意位置都可设置距离为数显表头显示的数字。
（5）数显表头右下方有“▼”处，打开它为更换表头内纽扣式电池处。
（6）使用时，严禁将液体淋到数显持一定距离使温度不超过70℃）
。 （7）数显表头与数显杆尺的配合极其精确，应避免剧烈的冲击和重压。
（8）仪器使用完毕后，应关闭数显表头的电源，以免不必要地消耗电池。
2．不同介质声速传播测量参数（供S v 0O
T T 算出理论值v S ，（式中v 0=331.45m/s为T 0=273.15K时的声速，T =t +273.15K ） （2: 1 480 m/s;②甘油 :1 920 m/s;③变压器油:1 425 m/s;④蓖麻油:1 540 0m/s;③聚胺脂:1 600～1 850 m/s;④黄铜: 注：固体材料由于其材质、密度、测试的方法各有差异，故其声速测量参数仅供参考。
）液体
①淡水m/s;
（3）固体
①有机玻璃 :1 800～2 250m/s;②尼龙:1 800～2 203 100～3 650m/s;⑤金:2 030m/s;⑥银:2 670 m/s
叶绿素的超声波辅助提取及组成分析
《叶绿素的超声波辅助提取及组成分析》个人实验方案设计报告及小组实验报告 实验小组人员 学院生物与化学工程学院专业化工 实验指导教师 开课学期2017 至2018 学年二学期 填报时间2018 年 6 月22 日
第二部分小组实验报告 一、实验部分 1、实验原料 名称规格产地 竹叶干燥、剪碎— 无水乙醇分析纯— 氧化铝颗粒— 石油醚分析纯— 丙酮分析纯— 2、实验仪器与装置（含装置图） 主要实验仪器： 仪器名称型号产地 超声波清洗仪—— 真空泵—— 烘箱—— 电热炉—— 布氏漏斗—— 紫外分光光度计—— 层析柱—— 比色皿—— 容量瓶25.00ml—另有烧杯、烧瓶、玻璃棒等。 装置图：
萃取瓶层析柱 蒸馏装置 过滤装置
3、竹叶中叶绿素提取实验步骤 1)开启超声波清洗器电源。加入适量水，调节温度50℃，调节功率200W，调节 超声频率28kHz。等待温度稳定。 2)准确称取2.00g毛竹叶粉末放入于玻璃瓶中，加入40ml乙醇使其完全浸没。盖 紧瓶盖。放入超声波清洗器中进行超声萃取。同时用手轻晃瓶子。 3)40min后，关闭超声波清洗器并取出瓶子。 4)将萃取液连同竹叶一并转入布氏漏斗进行真空抽滤。用适量乙醇洗涤瓶子及竹 叶。 5)将萃取液完全转移至烧瓶中，加入毛细管（防止暴沸），蒸馏浓缩。 6)待烧瓶中溶液冷却至室温。将烧瓶中溶液完全转移至25ml棕色容量瓶中，用 乙醇定容。 4、总叶绿素含量测定实验步骤 测定吸光度：采用紫外-可见分光光度计对它们的含量进行测定。叶绿素a和b的吸收光谱相互重叠，相互重叠的曲线在波长652 nm处，用这一波长可测定叶绿素的总含量。根据朗伯-比尔定律，取一定量的叶绿素提取液，经稀释后测定波长652 nm处的吸光度可用来计算叶绿素含量。 5、叶绿素各组分分离纯化实验步 叶绿素的柱层析分离： 1）湿法装柱：以石油醚为初始洗脱液，用湿法装柱的方法将适量中性氧化铝装入一洗净的、干燥的层析柱，排除气泡，保证装填紧密，放出石油醚，直到距柱表面仅1-2 mm 高，无论如何不能使液面低于柱表面。 2）上样：用长滴管将浓缩的叶绿素提取液沿柱壁小心的加到柱顶部。加完后，稍稍打开柱下部活塞，使液面下降至柱表面约1 mm处，关闭活塞，用少量石油醚冲洗柱壁，使液面下降至原高度。 3）洗脱：在柱顶装一储液器，先加入适量洗脱剂石油醚，打开柱下部活塞，让洗脱剂逐滴放出，层析开始，用锥型瓶收集流出液。注意观察流出液颜色，当橙黄色色带
51单片机超声波测距程序
//晶振:11.0592 //TRIG:P1.2 ECH0:P1.1 //波特率：9600 #include
{ j=10; while(--j); } } } void zd0() interrupt 1 //T0中断用来计数器溢出，超出测距范围{ flag=1; //中断溢出标志 } void StartModule() //T1中断用来扫描数码管和计800ms启动模块{ TX=1; //800MS启动一次模块 _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); TX=0; } void main(void) { TMOD=0x21; //设T0为方式1,GATE=1; SCON=0x50; TH1=0xFD; TL1=0xFD; TH0=0; TL0=0;
声速的测量(超声)实验报告
声速的测量（超声） 一、实验目的： ①用共振干涉法求超声声速； ②用相位比较法求超声声速。 二、实验仪器： 超声声速测量仪、信号发生器、数字频率计、同轴电缆、示波器、游标卡尺、压电陶瓷超声换能器。 三、实验原理： ①声速的测量： 利用公式νλ,测量声波的频率ν和波长λ去求声速v。 ②声压驻波：已知两列频率、振幅和振动方向相同的平面简谐波，向相反的方向传播时，叠加的合成波就是驻波，在驻波场中质点振幅最大处为波腹，质点位移振幅近似为零处为波节，相邻波腹或波长的距离为半波长（λ/2）。 ③声波波长的测量：接收器S2输出的信息有两部分：1、驻波的信息，其振幅随S2的移动而变化，在共振时，S1、S2的距离为l：，，，此时振幅较大。2、类 似行波的信息，S1、S2用的相位差，也随着S2的移动而变化，每移动λ/2，相位差改变Π（即180°）。利用这两种信息均可测量声波波长λ。（1）共振干涉法；（2）相位比较法。 四、实验方法： ①用共振干涉法测声速： 示波器的X端用内部扫描，调内部扫描与S2的信息同步，示波器上显示的是S2的交流信号按时间展开的图形，移动S2示波器上图形有时很大，有时很小。在S2移动范围内，仔细测多个出现极大值时S2的位置l1、l2、……、l n，用逐差法求出λ，再求声速v。 ②用相位比较法测声速： 示波器的X端用内部扫描，调内部扫描与S2的信息同步，移动S2示波器上的图形会从椭圆变换到一条直线，再从直线变换到一个反方向的椭圆，往复变换。在S2移动范围内，仔细测多个出现直线时S2的位置l1、l2、……、l n，用逐差法求出λ，再求声速v。 ③记录实验室的实温t。 ④用当前实温和公式求出声速，与以上两种方法求出的声速进行比较， 分析。 五、数据处理： 温度：34℃频率：37500Hz 共振干涉法（单位：mm）： 218.98 213.58 209.20 204.56 199.62 194.92 190.64 185.72 180.62 176.52 相位比较法（单位：mm）： 174.60 169.60 164.80 160.68 155.90 151.22 146.28 141.58 136.68 131.70 共振干涉法： λ
超声波法提取香菇多糖实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除超声波法提取香菇多糖实验报告 篇一：超声波提取香菇多糖汇报 项目名称： 超声波提取香菇多糖 【工作汇报】 超声波提取香菇多糖 操作者姓名：王岚 班级技术102 专业生物技术 前言 1、实训的背景、目的和意义： 实训背景： 香菇(Lentinulaedodes)是侧耳科的 担子菌,味道鲜美,药食两用,具有较好的保健作用。香菇多糖是香菇中的重要营 养成分和有效药用组分,具有抗病毒、抗 肿瘤、调节免疫功能和刺激干扰素形成等功能,香菇还
原糖对于人体糖分的补充也起着重要作用 测定蛋白质的方法可分为两大类：一类是利用蛋白质的物理化学性质来推算，如密度、折射率、紫外吸收、荧光性等；另一类是利用化学方法来计算，如定氮、双缩脲反应、染料结合反应、酚试剂反应等 主要测定方法有：双缩脲法、染料结合法、酚试剂法、紫外分光光度法、水扬酸比色法、折光法、旋光法、近红外光谱法. 目前蛋白质测定最常用的方法是凯氏定氮法，是通过测总氮量来确定蛋白质含量的方法。 实训目的及意义： 1、 2、 2、实训要解决的问题： 掌握微量凯氏定氮仪测定蛋白质含量的原理。熟练掌握微量凯氏定氮仪测定蛋白质含量的操作技术。 1、微量凯氏定氮法与常量法的同点？ 2、根据08年国标，样品消化完全一小时之后，需要冷却后加20ml水，为什么会有晶体析出，成分是什么，为什么会析出？ 3、香菇多糖的主要成分是什么？如何脱蛋白？ 3、实训操作关键技能
1．在蒸馏过程中，切勿关闭电炉，否则会引起硼酸液的倒吸。 2．环境中氨气的含量要低。 3．定氮仪各连接处绝对不能漏气。 4．所用橡皮塞、管用前均需处理。其方法是：浸在10％氢氧化钠溶液中煮沸约10min，再经水洗和水煮10min，最后冲洗数次。 材料及方法 1、实训材料及配制、预处理技术 干香菇，蒸馏水； 电热恒温鼓风干燥箱 组织粉碎机 圆底烧瓶，铁架台，温度计 超声波发生器（带加热功能） 真空泵，漏斗，滤纸，滤布，烧杯，量筒，玻璃棒等 微量凯氏定氮蒸馏装置一套、三角烧瓶、酸式滴定管、容量瓶溶液的配制 1．浓硫酸：分析纯，95.5% 2．80%苯酚：80克苯酚（分析纯重蒸馏试剂）加20克水使之溶解，可置冰箱中避光长期储存。 3．6%苯酚：临用前以80%苯酚配制。（每次测定均需现配）
超声波测距程序(详细C语言数码管显示)
超声波测距程序（详细C语言数码管显示） #include
声速测量实验报告
声速测量实验报告 【实验目的】 1.学会测量超声波在空气中的传播速度的方法。 2.理解驻波和振动合成理论。 3.学会用逐差法进行数据处理。 4.了解压电换能器的功能和培养综合使用仪器的能力。 【实验仪器】 信号发生器、双踪示波器、声速测定仪。 【实验原理】 声波的传播速度v与声波频率f和波长的关系为： 可见，只要测出声波的频率f和波长 ，即可求出声速。f可由声源的振动频率得到，因此，实验的关键就是如何测定声波波长。 根据超声波的特点，实验中可以采用驻波法和相位法测出超声波的波长。 1. 驻波法（共振干涉法） 如右图所示，实验时将信号发生 器输出的正弦电压信号接到发射超声 换能器上，超声发射换能器通过电声 转换，将电压信号变为超声波，以超 声波形式发射出去。接收换能器通过声电转换，将声波信号变为电压信号后，送入示波器观察。 由声波传播理论可知，从发射换能器发出一定频率的平面声波，经过空气传播，到达接收换能器。如果接收面和发射面严格平行，即入射波在接收面上垂直反射，入射波与反射波相互干涉形成驻波。此时，两换能器之间的距离恰好等于其声波半波长的整数倍。在声驻波中，波腹处声压（空气中由于声扰动而引起的超出静态大气压强的那部分压强）最小，而波节处声压最大。当接收换能器的反射界面处为波节时，声压效应最大，经接收器转换成电信号后从示波器上观察到的电压信号幅值也是极大值，所以可从接收换能器端面声压的变化来判断超声波驻波是否形成。
移动卡尺游标，改变两只换能器端面的距离，在一系列特定的距离上，媒质中将出现稳定的驻波共振现象，此时，两换能器间的距离等于半波长的整数倍，只要我们监测接收换能器输出电压幅度的变化，记录下相邻两次出现最大电压数值时（即接收器位于波节处）卡尺的读数（两读数之差的绝对值等于半波长），则根据公式：λf v =就可算出超声波在空气中的传播速度，其中超声波的频率可由信号发生器直接读得。 2.相位比较法 实验接线如下图所示。波是振动状态的传播，也可以说是位相的传播。在声波传播方向上，所有质点的振动位相逐一落后，各点的振动位相又随时间变化。声波波源和接收点存在着位相差，而这位相差则可以通过比较接收换能器输出的电信号与发射换能器输入的正弦交变电压信号的位相关系中得出，并可利用示波器的李萨如图形来观察。 位相差?和角频率ω、传 播时间t 之间有如下关系： t ?=ω? 同时有，t πω2=， v l t =，v T =λ（式中T 为周期） 代入上式得：λπ?l 2= 当 2λn l = （n=1，2，3，...）时，可得π?n =。 由上式可知：当接收点和波源的距离变化等于一个波长时，则接收点和波源的位相差也正好变化一个周期（即Ф=2π）。 实验时，通过改变发射器与接收器之间的距离，观察到相位的变化。当相位差改变π时，相应距离l 的改变量即为半个波长。根据波长和频率即可求出波速。 3.超声波的发射与接收——压电陶瓷换能器
超声提取分离技术
超声分离提取技术 摘要：超声提取技术是一种具有极强物理和声化学效应的分离方法，在生物医药，食品，精细化工等方面有着广泛应用。本文主要介绍了超声提取分离技术的原理、特点以及应用前景等。 关键词：超声波；分离提取；应用 The Technology of Ultrasonic Separation and Extraction Abstraction:The technology of ultrasonic extraction is a way of separation with great physical and acoustochemistry effect.It is widely applied among biological medicine,food science,fine chemical industry and other aspects.This article mainly introduce the theory,characteristic and application prospect of the ultrasonic separation and extraction. Keywords:ultrasonic;separation and extraction;application 1.前言 超声波是一种振动频率大于20000Hz的弹性波，在物质介质中的相互作用效应可分为热效应、空化效应和机械传质效应。超声波振动能产生强大的能量，给予媒质点以很大的速度和加速度，使浸提剂和提取物不断震荡，形成空化效应，有助于溶质扩散，加速植物中的有效成分进入溶剂，同时作用于植物叶肉组织可高效粉碎细胞壁，从而释放出其内容物，提高有效成分的提取率[1-2]。 超声波热效应是通过介质的微粒间和分界面上的摩擦以及介质的吸收等使超声能量转化为热能，提高介质和生物体的温度，从而有利于有效成分的溶出；超声波的机械振动发生的位移、速度变化不大，但其加速度却相当大，能显著增大溶剂进入提取物细胞的渗透性，从而强化了萃取过程。超声波的空化效应通过形成强声波作用产生液胞的振荡、伸长、收缩乃至崩溃等，往往使生物组织受到严重的损伤和破裂，从而加速有效成分的溶出和浸提[3-4]。 超声波提取法是利用超声波的空化效应、机械传质效应和热效应，以提高细胞内容物的穿透力和传输能力，增大物质分子运动频率和速度，提高有效成分的浸出率。与传统提取分离方法相比，如熬煮法、压滤法、化学法、溶剂浸提法、生物酶法等，超声提取法具有提取效率高、提取时间短、有效成分活性高等优点[5]。 传统的机械破碎法难以将细胞有效破碎，提取效率低。而化学破碎方法易造成提取物结构的改变和活性降低或失活。超声提取技术是一种具有极强物理和声化学效应的分离方法，其在溶液中形成的冲击波和微射流可以形成空化效应，达到破碎细胞和最大限度地保存和提高反应分子反应活性。将超声提取技术应用于提取茶叶的有效成分，操作简便快捷、无需加
单片机应用_超声波测距器
单片机课程设计 一、需求分析： 超声波测距器，可以应用于汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控，也可用于如液位、井深、管道长度的测量等场合。要求测量围在１m，测量精度1cm，测量时与被测物体无直接接触，能够清晰稳定地显示测量结果。由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因此在移动机器人的研制上也得到了广泛的应用。 本文旨在设计一种能对中近距离障碍物进行实时测量的测距装置，它能对障碍物进行适时、适量的测量，起到智能操作，实时监控的作用。 关键词单片机AT82S51 超声波传感器测量距离 二、硬件设计方案 设计思路 超声波传感器及其测距原理 超声波是指频率高于20KHz的机械波。为了以超声波作为检测手段，必须产生超生波和接收超声波。完成这种功能的装置就是超声波传感器，习惯上称为超声波换能器或超声波探头。超声波传感器有发送器和接收器，但一个超声波传感器也可具有发送和接收声波的双重作用。超声波传感器是利用压电效应的原理将电能和超声波相互转化，即在发射超声波的时候，将电能转换，发射超声波；而在收到回波的时候，则将超声振动转换成电信号。
超声波测距的原理一般采用渡越时间法TOF（time of flight）。首先测出超声波从发射到遇到障碍物返回所经历的时间，再乘以超声波的速度就得到二倍的声源与障碍物之间的距离 测量距离的方法有很多种，短距离的可以用尺，远距离的有激光测距等，超声波测距适用于高精度的中长距离测量。因为超声波在标准空气中的传播速度为340米/秒，由单片机负责计时，单片机使用12.0M晶振，所以此系统的测量精度理论上可以达到毫米级。 由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播距离远，因而超声波可以用于距离的测量。利用超声波检测距离，设计比较方便，计算处理也较简单，并且在测量精度方面也能达到要求。 超声波发生器可以分为两类：一类是用电气方式产生超声波，一类是用机械方式产生超声波。本课题属于近距离测量，可以采用常用的压电式超声波换能器来实现。 根据设计要求并综合各方面因素，可以采用AT89S51单片机作为主控制器，用动态扫描法实现LED数字显示，超声波驱动信号用单片机的定时器完成，超声波测距器的系统框图如下图所示： 超声波测距器系统设计框图 主要由单片机系统及显示电路、超声波发射电路和超声波检测接收电路三部分组成。采用AT89S51来实现对CX20106A红外接收芯片和TCT40-10系列超声波转换模块的控制。单片机通过P1.0引脚经反相器来控制超声波的发送，然后单片机不停的检测INT0引脚，当INT0引脚的电平由高电平变为低电平时就认为超声波已经返回。计数器所计的数据就是超声波所经历的时间，通过换算就可以得到传感器与障碍物之间的距离。
基于单片机的超声波测距系统实验报告
基于单片机的超声波测距系统实验报告
一、实验目的 1.了解超声波测距原理； 2.根据超声波测距原理，设计超声波测距器的硬件结构电路； 3.对设计的电路进行分析能够产生超声波，实现超声波的发送与接收，从而实现利用 超声波方法测量物体间的距离； 4.以数字的形式显示所测量的距离； 5.用蜂鸣器和发光二极管实现报警功能。 二、实验容 1.认真研究有关理论知识并大量查阅相关资料，确定系统的总体设计方案，设计出系 统框图； 2.决定各项参数所需要的硬件设施，完成电路的理论分析和电路模型构造。 3.对各单元模块进行调试与验证； 4.对单元模块进行整合，整体调试； 5.完成原理图设计和硬件制作； 6.编写程序和整体调试电路； 7.写出实验报告并交于老师验收。 三、实验原理 超声波测距是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射和接收回波的时间差t，然后求出距S=Ct/2，式中的C为超声波波速。由于超声波也是一种声波，其声速C与温度有关。在使用时，如果温度变化不大，则可认为声速是基本不变的。如果测距精度要求很高，则应通过温度补偿的方法加以校正。声速确定后，只要测得超声波往返的时间，即可求得距离。这就是超声波测距仪的机理，单片机(AT89C51)发出短暂的40kHz信号,经放大后通过超声波换能器输出；反射后的超声波经超声波换能器作为系统的输入,锁相环对此信号锁定,产生锁定信号启动单片机中断程序,得出时间t,再由系统软件对其进行计算、判别后,相应的计算结果被送至LED显示电路进行显示。 （一）超声波模块原理： 超声波模块采用现成的HC-SR04超声波模块，该模块可提供 2cm-400cm 的非接触式距离感测功能，测距精度可达高到 3mm。模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。基本工作原理：采用 IO 口 TRIG 触发测距，给至少 10us 的高电平信号;模块自动发送 8 个 40khz 的方波，自动检测是否有信号返回；有信号返回，通过 IO 口 ECHO 输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2。实物如下图1。其中VCC 供5V 电源，GND 为地线，TRIG 触发控制信号输入，ECHO 回响信号输出等四支线。
声速的测定实验报告
声速的测定实验报告 1、实验目的 （1）学会用驻波法和相位法测量声波在空气中传播速度。 （2）进一步掌握示波器、低频信号发生器的使用方法。 （3）学会用逐差法处理数据。 2、实验仪器 超声声速测定仪、低频信号发生器DF1027B 、示波器ST16B 。 3、实验原理 3．1 实验原理 声速V 、频率f 和波长λ之间的关系式为λf V =。如果能用实验方法测量声波的频率f 和波长λ，即可求得声速V 。常用的测量声速的方法有以下两种。 3．2 实验方法 3．2．1 驻波共振法（简称驻波法） S 1发出的超声波和S 2反射的超声波在它们之间的区域内相干涉而形成驻波。当波源的 频率和驻波系统的固有频率相等时，此驻波的振幅才达到最大值，此时的频率为共振频率。 驻波系统的固有频率不仅与系统的固有性质有关，还取决于边界条件，在声速实验中， S 1、S 2即为两边界，且必定是波节，其间可以有任意个波节，所以驻波的共振条件为： Λ Λ3,2,1,2 ==n n L λ （1） 即当S 1和S 2之间的距离L 等于声波半波长的整数倍时，驻波系统处于共振状态，驻波振幅最大。在示波器上得到的信号幅度最大。当L 不满足（1）式时，驻波系统偏离共振状态，驻波振幅随之减小。 移动S 2，可以连续地改变L 的大小。由式（1）可知，任意两个相邻共振状态之间，即 S 2所移过的距离为： () 22 2 11λ λ λ = ? -+=-=?+n n L L L n n （2） 可见，示波器上信号幅度每一次周期性变化，相当于L 改变了2λ。此距离2λ 可由超声声速测定仪上的游标卡尺测得，频率可由低频信号发生器上的频率计读得，根据f V ?=λ，就 可求出声速。 3．2．2 两个相互垂直谐振动的合成法（简称相位法） 在示波器荧光屏上就出现两个相互垂直的同频率的谐振动的合成图形——称为李沙如图形。其轨迹方程为： ()()φφφφ122122122 12 2-=-- ???? ??+???? ??Sin Cos A A XY A Y A X （5） 在一般情况下，此李沙如图形为椭圆。当相位差 12=-=?φφφ时，由（5）式，得 x A A y 12=，即轨迹为一条处在于第一和第三象限的直线[参见图16—2(a)]。
茶多酚的提取实验设计
1茶多酚的提取实验设计（单因素设计） 一、实验目的和要求 掌握超声波萃取和微波萃取的一般方法，应用茶多酚含量测定实验的方法测定不同方法提取液茶多酚含量，选取各因素最优化的提取工艺，为正交实验打下基础。 二、实验原理 1.超声波提取技术 超声波是指频率为20千赫～50兆赫左右的电磁波，它是一种机械波，需要能量载体—介质—来进行传播。超声波在传递过程中存在着的正负压强交变周期，在正相位时，对介质分子产生挤压，增加介质原来的密度；负相位时，介质分子稀疏、离散，介质密度减小。也就是说，超声波并不能使样品内的分子产生极化，而是在溶剂和样品之间产生声波空化作用，导致溶液内气泡的形成、增长和爆破压缩，从而使固体样品分散，增大样品与萃取溶剂之间的接触面积，提高目标物从固相转移到液相的传质速率。在工业应用方面，利用超声波进行清洗、干燥、杀菌、雾化及无损检测等，是一种非常成熟且有广泛应用的技术。 2.超声波萃取的原理 超声波萃取中药材的优越性，是基于超声波的特殊物理性质。主要是主要通过压电换能器产生的快速机械振动波来减少目标萃取物与样品基体之间的作用力从而实现固--液萃取分离。（1）加速介质质点运动。（2）空化作用。超声波在液体介质中传播产生特殊的“空化效应”，“空化效应”不断产生无数内部压力达到上千个大气压的微气穴并不断“爆破”产生微观上的强大冲击波作用在中药材上，使其中药材成分物质被“轰击”逸出，并使得药材基体被不断剥蚀，其中不属于植物结构的药效成分不断被分离出来。加速植物有效成份的浸出提取。（3）超声波的振动匀化（Sonication）使样品介质内各点受到的作用一致，使整个样品萃取更均匀。 3..超声波萃取的特点 适用于中药材有效成份的萃取，是中药制药彻底改变传统的水煮醇沉萃取方法的新方法、新工艺。与水煮、醇沉工艺相比，超声波萃取具有如下突出特点： （1）无需高温。在40℃－50℃水温F超声波强化萃取，无水煮高温，不破坏中药材中某些具有热不稳定，易水解或氧化特性的药效成份。（2）常压萃取，安全性好，操作简单易行，维护保养方便。（3）萃取效率高。超声波强化萃取20～40分钟即可获最佳提取率（4）具有广谱性。适用性广，绝大多数的中药材各类成份均可超声萃取。（5）超声波萃取对溶剂和目标萃取物的性质（如极性）关系不大。（6）减少能耗。由于超声萃取无需加热或加热温度低，萃取时间短，因此大大降低能耗。（7）药材原料处理量大，成倍或数倍提高，且杂质少，有效成分易于分离、净化。（8）萃取工艺成本低，
超声波测距仪的设计说明
题目：超声波测距仪的设计 超声波测距仪的设计 一、设计目的： 以51单片机为主控制器，利用超声波模块HC-SR04，设计出一套可在数码管上实时显示障碍物距离的超声波测距仪。 通过该设计的制作，更为深入的了解51的工作原理，特别是51的中断系统及定时器/计数器的应用；掌握数码管动态扫描显示的方法和超声波传感器测距的原理及方法，学会搭建51的最小系统及一些简单外围电路(LED显示电路)。从中提高电路的实际设计、焊接、检错、排错能力，并学会仿真及软件调试的基本方法。 二、设计要求： 设计一个超声波测距仪。要求： 1.能在数码管上实时显示障碍物的实际距离； 2.所测距离大于2cm小于300cm，精度2mm。 三、设计器材： STC89C52RC单片机 HC-SR04超声波模块 SM410561D3B四位的共阳数码管 9014三极管（4） 按键（1） 电容（30PF2，10UF1） 排阻（10K），万用板，电烙铁，万用表，5V直流稳压电源，镊子，钳子，
导线及焊锡若干，电阻（200欧5）。 四、设计原理及设计方案： （一）超声波测距原理 超声测距仪是根据超声波遇到障碍物反射回来的特性进行测量的。超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即中断停止计时。通过不断检测产生波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射超声波和接收到回波的时间差T，然后求出距离L。基本的测距公式为：L=(△t/2)*C 式中 L——要测的距离 T——发射波和反射波之间的时间间隔 C——超声波在空气中的声速，常温下取为344m/s 声速确定后，只要测出超声波往返的时间，即可求得L。 根据本次设计所要求的测量距离的围及测量精度，我们选用的是HC-SR04超声波测距模块。(如下图所示)。此模块已将发射电路和接收电路集成好了，硬件上不必再自行设计繁复的发射及接收电路，软件上也无需再通过定时器产生40Khz的方波引起压电陶瓷共振从而产生超声波。在使用时，只要在控制端‘Trig’发一个大于15us宽度的高电平,就可以在接收端‘Echo’等待高电平输出。单片机一旦检测到有输出就打开定时器开始计时。 当此口变为低电平时就停止计时并读出定时器的值，此值就为此次测距的时间，再根据传播速度方可算出障碍物的距离。 （二）超声波测距模块HC-SR04简要介绍 HC-SR04超声波测距模块的主要技术参数使用方法如下所述： 1. 主要技术参数： ①使用电压：DC5V ②静态电流：小于2mA ③电平输出：高5V
超声波测距
总体方案 本设计主要是进行距离的测量和报警，设计中涉及到的内容较多，主要是将单片机控制模块、超声波测距模块、蜂鸣器报警模块、4位数码管显示模块这几个模块结合起来。而本设计的核心是超声波测距模块，其他相关模块都是在测距的基础上拓展起来的，测距模块是利用超声波传感器，之后选择合适单片机芯片，以下就是从相关方面来论述的。 超声波测距仪 超声波是一种超出人类听觉极限的声波即其振动频率高于20 kHz的机械波。超声波传感器在工作的时候就是将电压和超声波之间的互相转换，当超声波传感器发射超声波时，发射超声波的探头将电压转化的超声波发射出去，当接收超声波时，超声波接收探头将超声波转化的电压回送到单片机控制芯片。超声波具有振动频率高、波长短、绕射现象小而且方向性好还能够为反射线定向传播等优点，而且超声波传感器的能量消耗缓慢有利于测距。在中、长距离测量时，超声波传感器的精度和方向性都要大大优于红外线传感器，但价格也稍贵。从安全性，成本、方向性等方面综合考虑，超声波传感器更适合设计要求。 综合上述三种测距仪的对比，本实验选着超声波测距仪。 系统方案 本系统选择52单片机作为控制系统核心，所测得的距离数值由4位共阴极数码管显示，与障碍物之间的不同距离利用蜂鸣器频率的不同报警声提示，超声波发射信号由52单片机的P1.0口送出到超声波发射电路，将超声波发送出去，报警系统由蜂鸣器电路构成。本设计中将收发超声波的探头分离这样不会使收发信号混叠，从而能避免干扰，可以很好的提高系统的可靠性。系统框图如下：
硬件设计 超声波测距模块 模块功能 该模块利用超声波测距仪，测试小车与障碍物之间的距离，当距离小于某一给定值时，利用程序，将信号传递给单片机的某个引脚。其他控制模块检测该引脚的电平高低，根据电平的高低，控制小车的行驶状态。 基本实现原理 超声波接收器 放大器 检波电路 显示模块 51单片机 放大电路 报警模块 超声波接收器
超声波中药材提取、萃取技术与设备介绍
超声波中药材提取超声波中药材提取、、萃取技术与设备介绍萃取技术与设备介绍 超声波中药材提取、萃取技术与设备介绍 9i+| ?#r)E c 一、超声波提取中药材的原理 1、超声的空化效应 p N M k B!K)y p 超声波技术应用于萃取、匀化，是基于惠更斯波动理论和超声波在液体连续介质中传播时特有的“空化效应”的作用结果。 （1）惠更斯波动原理指出，波动（包括超源与波源的振动）在连续介质中传播时，在其波阵面上将引起介质质点的运动，波源在介质中达到的每一点都将引起相邻质点的震动和成为新的波源。这种波源引起的波动使其传播路径上的每一个质点都将获得加速度和动能。超声波可使介质质点加速度达重力加速度的千倍以上。介质质点在超声波作用下，将每秒种数万次的高频振荡和每秒大于100m 的巨大速度和动能作用于溶液分子内，迅速使溶液分子被激活。 ~%}"@ { x ] （2）超声波在液体介质中产生特有的“空化效应”，不断产生无数内部压力达上千个大气压的微气穴，并不断“微爆”产生微观上的强冲击波，作用在固-液或液-液分子上，使介质中的空气被“轰击”逸出，并促使介质细胞破裂和变形加速介质分子中的物质逸出。 7Q#q q g r （3）超声波在介质中传播时的物理特性引发的机械振动、微射流、微声流等多级效应皆促使有效成分在溶液中扩散。 v M i%X&A i#]0b |L 2、超声波提取的优点k L&P b:^ （1）超声波提取效率高。超声波独具的极端物理特性，能促使植物组织破壁或变形，使中药有效成份提取更充分，提取率比传统工艺显著提高达50—500%。"m \ Q } r K （2）超声波提取时间短。超声波强化中药提取通常在24—40分钟即可获得最佳提取率，其提取时间较传统工艺方法缩短2/3以上，因此药材原材料处理量大。 \2|4] O H （3）超声波提取温度低。超声波提取中药材的最佳温度在40—60摄氏度，因此不需要配备锅炉来提供蒸气加热，有利于节约能源和改善环境污染。更重要的是对遇热不稳定、易水解或氧化的药材中的有效成份具有保护作用。 （4）超声波提取适应性广。超声波提取中药材不受中药材成份性质、分子量大小的限制，适用于绝大多数种类中药材和各类成份的提取。 （5）超声波提取的药液杂质少，有效成份易于分离、纯化。 "w%N B i"M n （7）超声波提取简单易行，设备的维护和保养方便。m ~+[ m 3、超声强化萃取 （1）固-液萃取 l s e%k0|.j r;| S r _"T 固-液萃取通常被称为提取，即用合适的溶剂从物料中提取有用成分，传统工艺方法是采用热处理或机械搅拌来加强该过程。现已发现应用功率超声能显著强化和改善提取过程。超声的微扰效应增大了溶剂进入提取物细胞的渗透性，加强了传质过程； 超声的另一作用是超声空化产生的强大剪切力能使介质细胞壁破裂，使细胞容易释放出内含物。超声强化固-液萃取是有效的质量传递和细胞破裂的主要原因，它超越了以往任何一种可行性技术，获得了高效提取。超声提取比常驻机构规的热提取更有效，并且缩短了提取时间，大部分物质在过程前10min 内就被提取出来。1E&S C ~ [ u'n$M
超声波测距C语言源程序代码
超声波测距C语言源程 序代码 文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]
/*{HZ即单位s的倒数}本晶振为12MHZ,因此外部的时钟频率为12MHZ,所以内部的时钟频率为(12M H Z)/12=1M H 即1000000HZ,而机械频率为1/(1MHZ),即每完成一次计算(即定时器的值加一)用时, 即1us(微秒).*/ /*************************************************************************** ********/ #include<> #define UC unsigned char #define UI unsigned int void delay(UI); sbit BX = P3^0;void TimeConfiguration(); a = 0; b = 0; c = 0; P2 =~ 0x00; goto loop; } time = TL0 + TH0*256; juli = ( int )( (time*/2 ); BAI = ( (juli%1000)/100 ); SHI = ( (juli%100)/10 ); GE = ( juli%10 ); /******************************************两种模式的距离显示 ********************************************/ if(juli > MAX) { Hong = 0; Lv = 1; while( t1-- ) { a = 0; b = 1; c = 1; P2 =~ CharacterCode[BAI]; delay(400); a = 1; b = 0; c = 1; P2 =~ CharacterCode[SHI]; delay(400); a = 1; b = 1; c = 0; P2 =~ CharacterCode[GE]; delay(390);
超声波测距实验报告
电子信息系统综合设计报告 超声波测距仪
目录 摘要 (3) 第一章绪论 (3) 1.1 设计要求 (3) 1.2 理论基础 (3) 1.3 系统概述 (4) 第二章方案论证 (4) 2.1 系统控制模块 (5) 2.2距离测量模块 (5) 2.3 温度测量模块 (5) 2.4 实时显示模块 (5) 2.5 蜂鸣报警模块 (6) 第三章硬件电路设计 (6) 3.1 超声波收发电路 (6) 3.2 温度测量电路 (7) 3.3 显示电路 (8) 3.4 蜂鸣器报警电路 (9) 第四章软件设计 (10) 第五章调试过程中遇到的问题及解决 (11) 5.1 画PCB及制作 (11) 5.2 焊接问题及解决 (11) 5.3 软件调试 (11) 实验总结 (13) 附件 (14) 元器件清单 (14) HC-SR04超声波测距模块说明书 (15) 电路原理图 (17) PCB图 (17) 程序 (18)
摘要 该系统是一个以单片机技术为核心,实现实时测量并显示距离的超声波测距系统。系统主要由超声波收发模块、温度补偿电路、LED显示电路、CPU处理电路、蜂鸣器报警电路等5部分组成。系统测量距离的原理是先通过单片机发出40KHz 方波串，然后检测超声波接收端是否接收到遇到障碍物反射的回波，同时测温装置检测环境温度。单片机利用收到回波所用的时间和温度补偿得到的声速计算出距离，显示当前距离与温度，按照不同阈值进行蜂鸣报警。由于超声波检测具有迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制的特点，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因此在生产生活中得到广泛的应用，例如超声波探伤、液位测量、汽车倒车雷达等。 关键词：超声波测距温度测量单片机 LED数码管显示蜂鸣报警 第一章绪论 1.1设计要求 设计一个超声波测距仪，实现以下功能： (1)测量距离要求不低于2米； (2)测量精度±1cm； （3）超限蜂鸣器或语音报警。 1.2理论基础 一、超声波传感器基础知识 超声波传感器是利用晶体的压电效应和电致伸缩效应，将机械能与电能相互转换，并利用波的特性，实现对各种参量的测量。 超声波的传播速度与介质的密度和弹性特性有关，与环境条件也有关： 在气体中，超声波的传播速度与气体种类、压力及温度有关，在空气中传播速度为C=331.5+0.607t/0C (m/s) 式中，t为环境温度，单位为0C. 二、压电式超声波发生器原理 压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。它有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收器了。 三、超声波测距原理 由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在空气中传播的距离较远，因而超声波
超声波测声速实验报告
实验名称：超声波测声速实验报告 一、实验目的 （1）、了解超声波的发射和接收方法。 （2）、加深对振动合成、波动干涉等理论知识的理解。 （3）、掌握用干涉法和相位法测声速。 二、实验原理 由波动理论可知，波速与波长、频率有如下关系：v = f λ，只要知道频率和波长就可以求出波速。本实验通过低频信号发生器控制换能器，信号发生器的输出频率就是声波频率。声波的波长用驻波法（共装置图。 波与发射波叠加，它们波动方程分别是： 叠加后合成波为：
的各点振幅最大，称为波腹，对应的位置： ( n =0,1,2,3……) 的各点振幅最小，称为波节，对应的位置： ( n =0,1,2,3……) 因此只要测得相邻两波腹（或波节）的位置Xn、Xn-1即可得波长。 相位比较法测波长：从换能器S1发出的超声波到达接收器S2，所以在同一时刻S1与S2处的波有一相位差：φ=2∏x/λ，其中λ是波长，x为S1和S2之间距离)。因为x改变一个波长时，相位差就改变2∏。利用李萨如图形就可以测得超声波的波长。 三、实验仪器 超声声速测定仪：主要部件是两个压电陶瓷换能器和一个游标卡尺。函数信号发生器：提供一定频率的信号，使之等于系统的谐振频率。示波器：示波器的x, y轴输入各接一个换能器，改变两个换能器之间的距离会影响示波器上的李萨如图形。并由此可测得当前频率下声波的波长，结合频率，可以求得空气中的声速。 四、实验内容 1．调整仪器使系统处于最佳工作状态。 2．用驻波法（共振干涉法）测波长和声速。
3．用相位比较法测波长和声速。 五、实验数据及处理： f=34kHz; Vp-p=5V; L=3.976cm; 六、实验结论： 波长λ=1.0612cm; 由此声速经测算为v=（354±3）m/s; U=0.8% 七、思考题： 1．固定距离，改变频率，以求声速。是否可行？ 答：不行，由“v = f λ”，距离一定后使得波长无法计算。 2．各种气体中的声速是否相同？为什么？ 答：不同，因为不同气体的密度不同,声波在不同介质中波长改变,根据公式可得结论。
用51单片机实现HC-SR04超声波测距程序
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