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1、1成績成績西安交通大學(xué)實驗報告第1頁(共頁(共9頁)頁)課程:課程:______________近代物理實驗近代物理實驗______________實驗日期:年月日專業(yè)班號專業(yè)班號____________組別組別______________交報告日期:年月日姓名____BiggerBigger____學(xué)號學(xué)號__報告退發(fā):(訂正、重做)(訂正、重做)同組者_(dá)_________________教師審批簽字:實驗名稱:超聲波測量及超聲探傷實
2、驗名稱:超聲波測量及超聲探傷一、一、實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康?、了解超聲波產(chǎn)生的原理和波形;2、理解超聲波聲速與固體彈性常數(shù)的關(guān)系;3、掌握超聲波聲速等參數(shù)的測量方法;4、掌握超聲波探傷技術(shù)。二、二、實驗儀器實驗儀器超聲波發(fā)射和接收主機(jī),超聲波探頭(直探頭、斜探頭、可變角探頭),實驗樣品,示波器等。三、三、實驗原理實驗原理在本專題實驗中,我們采用壓電效應(yīng)實現(xiàn)超聲波信號與電信號的轉(zhuǎn)換,即壓電換能器,它是利用壓電材料的壓電效應(yīng)實現(xiàn)超聲波的發(fā)射和接收
3、。1.壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)某些固體物質(zhì),在壓力(或拉力)的作用下產(chǎn)生變形,從而使物質(zhì)本身極化,在物體相對的表面出現(xiàn)正、負(fù)束縛電荷,這一效應(yīng)稱為壓電效應(yīng)。物質(zhì)的壓電效應(yīng)與其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)有關(guān)。如石英晶體的化學(xué)成分是SiO2,它可以看成由4價的Si離子和2價O離子組成。晶體內(nèi),兩種離子形成有規(guī)律的六角形排列,如圖1所示。其中三個正原子組成一個向右的正三角形,正電中心在三角形的重心處。類似,三個負(fù)原子對(六個負(fù)原子)組成一個向左的三角形,其負(fù)電中心也
4、在這個三角形的重心處。晶體不受力時,兩個三角形重3如果試塊材質(zhì)均勻,超聲波聲速c一定,則超聲波在試塊中的傳播距離為Sct??圖2脈沖超聲波在試塊中的傳播(a)及示波器的接收信號(b)3.3.超聲波波型及換能器種類超聲波波型及換能器種類如果晶片內(nèi)部質(zhì)點的振動方向垂直于晶片平面,那么晶片向外發(fā)射的就是超聲縱波。超聲波在介質(zhì)中傳播可以有不同的波型,它取決于介質(zhì)可以承受何種作用力以及如何對介質(zhì)激發(fā)超聲波。通常有如下三種:縱波波型:縱波波型:當(dāng)介
5、質(zhì)中質(zhì)點振動方向與超聲波的傳播方向一致時,此超聲波為縱波波型。任何固體介質(zhì)當(dāng)其體積發(fā)生交替變化時均能產(chǎn)生縱波。橫波波型:橫波波型:當(dāng)介質(zhì)中質(zhì)點的振動方向與超聲波的傳播方向相垂直時,此種超聲波為橫波波型。由于固體介質(zhì)除了能承受體積變形外,還能承受切變變形,因此,當(dāng)其有剪切力交替作用于固體介質(zhì)時均能產(chǎn)生橫波。橫波只能在固體介質(zhì)中傳播。表面波波型:表面波波型:是沿著固體表面?zhèn)鞑サ木哂锌v波和橫波的雙重性質(zhì)的波。表面波可以看成是由平行于表面的縱波
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