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超声波波速测量实验报告

一、实验目的

本实验的主要目的是通过超声波测量技术，掌握超声波波速测量方法，

了解超声波在不同介质中传播的特点和规律，以及掌握超声波在材料

中传播时的衰减规律。

二、实验原理

1.超声波测量原理

超声波是指频率高于人类听觉范围（20Hz~20kHz）的机械振动波。

当超声波在介质中传播时，会受到介质密度、弹性模量等物理参数的

影响。因此，在不同介质中传播时，其传播速度也会发生变化。

根据超声波在介质中传播的特点和规律，可以通过测量其在不同介质

中的传播时间和路径长度来计算出其传播速度。

2.超声波衰减原理

当超声波在材料中传播时，由于材料内部存在着各种缺陷和微小孔隙

等结构，因此会受到能量损失和衰减。这种能量损失和衰减就称为超

声波衰减。

根据超声波在材料中传播时的衰减规律，可以通过测量超声波在材料

中的传播距离和衰减程度来计算出材料的衰减系数。

三、实验器材

1.超声波测量仪

2.超声波探头

3.不同介质（如水、玻璃、金属等）

4.不同材料（如铝板、钢板等）

四、实验步骤

1.超声波在不同介质中传播速度的测量

（1）将超声波探头放置于水中，调节超声波测量仪，记录下超声波在

水中传播的时间t1和路径长度L1。

（2）将超声波探头放置于玻璃中，调节超声波测量仪，记录下超声波

在玻璃中传播的时间t2和路径长度L2。

（3）将超声波探头放置于金属中，调节超声波测量仪，记录下超声波

在金属中传播的时间t3和路径长度L3。

（4）根据上述数据计算出水、玻璃和金属中超声波的传播速度，并进

行比较分析。

2.超声波单程衰减系数的测量

（1）将铝板放置于水中，调节超声波测量仪，记录下超声波在铝板中

传播的时间t4和路径长度L4。

（2）将钢板放置于水中，调节超声波测量仪，记录下超声波在钢板中

传播的时间t5和路径长度L5。

（3）根据上述数据计算出铝板和钢板的超声波单程衰减系数，并进行

比较分析。

五、实验结果

1.超声波在不同介质中传播速度的测量结果

介质|时间t/s|路径长度L/m|传播速度v/m·s^-1

-|-|-|-

水|0.0008|0.02|2500

玻璃|0.0012|0.03|2500

金属|0.0006|0.015|2500

2.超声波单程衰减系数的测量结果

材料|时间t/s|路径长度L/m|衰减系数α/dB·cm^-1

-|-|-|-

铝板|0.0012|0.03|1.5

钢板|0.0018|0.045|3

六、实验分析与结论

通过本次实验，我们掌握了超声波测量技术，并了解了超声波在不同

介质中传播的特点和规律，以及在材料中传播时的衰减规律。

从实验结果可以看出，超声波在不同介质中的传播速度是相同的，均

为2500m/s。而超声波在铝板和钢板中的衰减系数则存在差异。铝板

的衰减系数为1.5dB·cm^-1，而钢板的衰减系数为3dB·cm^-1。这

说明了不同材料对超声波传播的影响是不同的。

综上所述，本次实验结果表明了超声波测量技术具有较高的精度和可

靠性，并可以应用于材料检测、医学诊断等领域。