用时差法测量超声声速（用时差法测量超声声速公式）

超声波波速测量数据与结果

进一步，我们对两种方法测量的声速v和v，以及它们的不确定度Δv和Δv进行了计算，并报告了实验结果：v±Δv和v±Δv。理论值的计算基于空气中的声速公式（vS = v0 * sqrt（T/T0），其中v0=3345m/s是T0=2715K时的声速，T为实验时的温度。

经计算可得波长的测量结果 = ，Δ （3）计算按前两种方法测量的v和 ，以及Δv和Δ ，并写出实验结果v±Δv和vΔv。（4）按理论值公式（空气中）：= v0 算出理论值vS，（式中v0=3345m/s为T0=2715K时的声速，T= t+2715K ）。

将三角垫放在待测物体前，用手动调节探头位置，使其在示波器上显示波形正常，并记录示波器上数据；用圆柱块等待测物体代替垫进行测试，记录数据。

X = ±（2n+1）l/4 （ 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。n 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：j = 2px/l其中l是波长，x为S1和S2之间距离88。

表9-11 大理岩岩墙端头纵波测量结果 相同大理岩块加工9个试样，没有肉眼可见的缺陷，纵波速度3170～3629m/s（表9-12），离散程度较小但明显偏低，最大值尚低于现场所测数据的平均值，与通常认为岩块的波速大于岩体的波速［20］完全不同。

时差法怎么测量声速

时差法的本质就是根据公式V=L/t即可测出声速。具体如下 按图所示进行接线，这时示波器的YY2通道分别用于观察发射和接收波形。为了避免连续波可能带来的干扰，可以将连续波频率调离换能器谐振点。将测试方法设置到脉冲波方式，选择合适的脉冲发射强度。

时差法测量声速：在流动流体中的相同行程内，用顺流和逆流传播的两个超声信号的传播时的时间差来确定沿声道流体平均流速所进行的流体流量的测量方法。

移动S2，如果计时器读数有跳字，则微调接受增益（距离增大时，顺时针调节；距离减小时，逆时针调节），使计时器读数连续准确变化。记录下这时的距离值Li+1和显示的时间ti+测量8个点，要求Li与Li+1尽量保持等距离。

注波法则：平行传播的声波与反射波产生干涉，形成驻波。改变半个波长的传播路程，驻波的波幅变化一个周期，从而可测得波长，乘以频率，得到声速。相差法则：比较接收波相对与发射波的相位差，改变一个波长的传播路径，相位变化360度，从而通过测看相位图 ，就可测得波长，乘以频率，得到声速。

在差分式时差法测量空气中的声速时，需要用到输入信号和参考信号两个信号源。若采用单频信号进行测量，可以使用声音波、脉冲波、连续波等简单信号。但为了提高精度，通常采用具有近似平坦频率响应并且频率稳定的正弦波信号源作为输入信号。

从测量仪器上说，干涉法、相位法要用示波器、刻尺和频率计，时差法用的是计时仪器和刻尺。

声音频率。时差法测量的主要方式就是声音，声音在各种频率的传播声速是不同的，所以时差法的误差来源是声音频率。

时差法测声速与驻波法测声速的差别

1、相差法则：比较接收波相对与发射波的相位差，改变一个波长的传播路径，相位变化360度，从而通过测看相位图 ，就可测得波长，乘以频率，得到声速。

2、共振干涉和相位法本质一样，都是利用周期性信号相位关系来测量，不同之处是：共振干涉是调节频率，找出共振频率，然后计算；相位法根据始波和发射波的相位差，计算声速。声速测量的方法优缺点：从波源上说，干涉法、相位法用的是连续波，时差法用的是脉冲波。

3、共振干涉和相位法在本质上是一样的，都是通过分析周期性信号的相位关系来测量声速。它们之间的主要区别在于：共振干涉通过调节频率来寻找共振点，并据此进行计算；而相位法则通过测量原始波与反射波之间的相位差来确定声速。

4、不同之处：相位法测量声速一般用于实验室测量。通过对比接收波相对于发射波的相位变化，测出周期，再乘以频率就可以得到声速。相对于驻波法测声速，准确度还是比较高的，一般可达1~2%。但是很多实际的声波不是正弦波，这样就无法用相位法测量了。

5、时差法的本质就是根据公式V=L/t即可测出声速。具体如下 按图所示进行接线，这时示波器的YY2通道分别用于观察发射和接收波形。为了避免连续波可能带来的干扰，可以将连续波频率调离换能器谐振点。将测试方法设置到脉冲波方式，选择合适的脉冲发射强度。

6、为了判断相位差并且测定波长，可以利用双踪示波器直接比较发射的信号和接收的信号，同时沿传播方向移动接收器寻找同相点。也可以利用利萨如图形寻找同相时椭圆退化为斜直线的点。 方法3：时差法 即用比传统方法更精确的仪器测出声波传播一定距离所用的时间，然后根据公式V=L/t即可测出声速。

超声波波速测量的数据与结果

摘要 本文回顾了最近在高温高压条件下超声波速测量方面的进展。通过使用脉冲透射技术，测定了各种岩石在高温（至1500℃）、高压（至5GPa）条件下的纵波波速（Vp）。根据实验结果，对于无裂隙的样品，观察到的纵波波速在初试压缩时将大幅度减小。这种效应随着压力的增加而逐渐减弱，最终在5GPa以上完全消失。

频率范围的广泛设置适应各种岩样超声波测试，低通滤波器的选择允许用户灵活调整分辨率。A/D转换的10位分辨率保证了数据的精度，而多种采样率选项则满足不同测试速度的要求。最后，1024点的数据长度提供了详尽的测量结果，有助于用户做出准确的分析。

图12-7 岩石应力与超声波波速的关系 P—压力方向；F—发射换能器；S—接收换能器 根据上述原理，对岩体做应力释放处理测取应力释放前后的声速，然后再对取得的岩心加压测量其声速，可推测出地应力的量值及方向。 12 有限固体介质中的声速 （1）一维杆的声速：固体介质的尺寸和波长满足下列关系称为一维杆。

实验目的 了解超声波的发射和接收方法。加深对振动合成、波动干涉等原理知识的理解。掌握用驻波法和相位法测量声速。掌握正确使用示波器观测波形振幅和相位变化的测量方法。掌握使用逐差法处理实验数据的方法。

超声波速度测量是通过测量超声波在物质中传播的速度来确定物质的性质和状态的一种非侵入式测量方法。其原理基于声波在不同介质中传播速度的差异，以及受声阻抗差异影响而发生反射、折射等现象。

大学物理实验声速测定

1、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（共振干涉法）和行波法（相位比较法）测量。下图是超声波测声速实验装置图。

2、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；调节超声波的谐振频率时出现误差；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。

3、声速测量的实验需要大量的数据分析 （1）示波器使用无需进行数据分析，具体的思考问题见后面的具体实验报告。（2）声速测量的逐差法计算三种不同方法的声速，列表采用四行七列。

4、共振干涉法测量声速 假设在无限声场中，仅有一个点声源S1（发射换能器）和一个接收平面（接收换能器S2）。当点声源发出声波后，在此声场中只有一个反射面（即接收换能器平面），并且只产生一次反射。在上述假设条件下，发射波ξ1=Acos （ωt+2πx /λ）。

5、因为在谐振频率下可形成驻波，根据驻波的情况可测量声波的波长，再用波长乘以谐振频率就可以获得声速的大小。调节谐振时，把感应器贴近发射器，但是不用接触，然后调节驱动信号的频率，微调至感应器收到的波形最大为止。

6、用实验方法确定谐振频率很简单，只需要将超声转换器连接上示波器，改变信号发生器的频率，看看什么频率下示波器显示的正弦波振幅最大，这个频率就是实验中所需要的谐振频率。

7、用时差法测量超声声速你好，你这个实验用时差法测量超声声速我做过，所以我知道一点 压电陶瓷的工作原理就是其把电能转换为声音的振动能，其频率的测量很简单，你们的实验中应该用到示波器吧，你先把声音的振动波形调节出来。然后一边看波形一边调节仪器的频率，什么时候你看到正炫波的振幅大了。那时的频率就是压电陶瓷的共振频率。

超声波测距时间差测量原理

超声波测距的原理是通过发送超声波并测量其反射回来的时间来计算距离。超声波测距系统主要由超声波发生器、接收器和信号处理电路组成。首先，超声波发生器产生高频声波，这些声波的频率通常高于20kHz，因此人耳无法听到。这些超声波通过空气传播，遇到障碍物时会反射回来。

超声波测距的原理一般采用渡越时间法TOF（timeofflight）。首先测出超声波从发射到遇到障碍物返回所经历的时间t，再乘以超声波的速度v就得到二倍的声源与障碍物之间的距离S 。公式如下：S=VT S（m）为计算出的距离，t（s）为测的时间。

超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。由此可见，超声波测距原理与雷达原理是一样的。

超声波测距的原理超声波测距的原理基于时间差原理。它使用超声波传播的速度和声音在物体上的反射来测量物体与传感器的距离。工作原理如下：发射超声波：传感器向物体发射一个超声波。反射超声波：超声波在物体上反射，然后回到传感器。测量时间差：传感器测量发射超声波和接收反射超声波的时间差。

超声波测距的原理是通过发射超声波并接收其反射回来的信号，从而计算距离。具体原理如下： 发射超声波信号。测距设备发射出超声波信号，这些信号以声波的形式传播出去。超声波是频率高于人耳能够听到的声音范围的声波，其传播速度在空气中的速度相对恒定。 接收反射信号。

声速测量中共振干涉法、相位法、时差法有何异同?

性质不同：共振干涉法是一种学术方法。无线电相位法是甚低频辐射场系统的一种，在航空电磁从中用以测定辐射场磁场成分的方法。TOA定位技术采用雷电电磁脉冲到达不同测站的时间差进行定位。特点不同：雷电时差定向法据双曲线的特性，二站之间得到一个时间差，构成一条双曲线。

声速测量中的共振干涉法是观测声波与其反射波所形成的驻波。由于，改变半个波长的传播路程，驻波的波幅会变化一个周期，可以测得波长，再乘以频率，既可得到声速。相位法比较法是比较接收波与发射波的相位差，在示波器上形成李沙如图。由于，改变一个波长的传播路径，相位会变化2pi，李沙如图变化一个周期。

共振干涉和相位法本质一样，都是利用周期性信号相位关系来测量。共振干涉是调节频率，找出共振频率，然后计算声速。相位法根据始波和发射波的相位差，计算声速。

异同点：测量原理不同：共振干涉法利用共振频率和管长之间的关系来测量声速；相位法则是根据声波在气体中的传播速度和频率，推导出声波在通过同一路径下的传播时间，从而计算出声速。

一般要利用光帮助测定。如选定一个距离（比较远），在目标点同时放光（或烟雾）和声音，在预定测量点看到光（或烟雾）时开始计时，听到声音时计时结束，时间差即为声音的传播时间，用已知的距离除以这个时间得到的就是声速。

不同点：共振干涉法是调节频率，而相位法则根据始波和发射波的相位差。声速测量中，共振干涉法和相位法两种方法都是利用周期性信号相位关系来测量声速。都需要使用连续波进行测量，且都依靠示波器来测量。不同点：共振干涉法是调节频率，找出共振频率，然后计算声速。

共振干涉和相位法本质一样，都是利用周期性信号相位关系来测量。不同之处是：共振干涉是调节频率，找出共振频率，然后计算声速。相位法根据始波和发射波的相位差，计算声速。

如何测量声速?

1、炮声法 炮声法是一种测量声速的方法。它是最古老且简单的方法之一。该方法利用远距离的炮声传播时间来测量声速。在使用炮声法进行测量时，首先需要确定两个位置之间的距离。然后，在其中一个位置放置一个发射炮，而另一个位置则用于接收炮声。当发射炮开火时，炮声通过空气传播到接收位置。

2、测量声速最简单、最有效的方法之一是利用声速v 、振动频率f和波长λ之间的基本关系，即实验时用结构相同的一对（发射器和接收器）超声压电陶瓷换能器，来作声压与电压之间的转换。利用示波器观察超声波的振幅和相位，用振幅法和相位法测定波长，由示波器直接读出频率f。

3、直接法：通过实验测量声音通过空气的传播时间和距离来计算声速。共振法：在一个管道中产生共鸣，测量共振频率，通过波长和频率计算声速。天文法：通过观测大气中传播声音的时间差来计算声速，例如观测闪电和雷声的时间差。梅克尔法：利用圆柱的共振频率和声速之间的关系来测量声速。

4、方法一：器材：卷尺、秒表、喇叭式的话筒。步骤：手持喇叭式的话筒，站在离大楼较远（100米以上）地方，面对大楼发出喊声另一手按下秒表记录喊声从发出到听到回声的时间t，再用卷尺量出人到大楼的距离S。则传播速度V= 。方法二：器材：卷尺、秒表、发令枪。

5、测空气中声速。第一种方法：需要两个人，先测出两地直线距离，可以是笔直的公路，也可以是其他地方，但要相距比较远。A地找人点燃烟花（或炮仗），B地的人用秒表测量，看见光的时候开始计时，听见声音时停止计时，用距离除以测得的时间就是声音的速度了。第二种方法：回声法。

6、声速的测量有以下方法：闪光仪法。这是一种利用光信号与声波信号的时间差来测量声速的方法。通过测量闪光信号与声波信号到达接收器的时间差，再经过计算得出声速。这种方法具有较高的测量精度和广泛的应用范围。其关键在于准确测量时间差，并对环境温度、气压等影响因素进行修正。共振干涉法。

时差法测声速的优缺点

1、时差法优点是消除了温度对检测的影响，测量精度高，广泛被使用； 缺点利用超声波随流速而发生偏移，而反映的流速。从物理学的角度来看，声波属于声音的类别，是机械波中的一种，人类能听见的声波，频率范围为16Hz至20KHz。若声波的频率低于16Hz时就叫做次声波，如果高于20KHz，我们则称为超声波声波。

2、优点不同：时差法雷电定位系统的理论探测精度，主要依赖各个探测站的时间测量和同步精度。无线电相位法在有利条件下有可能探测浸染状和块状硫化矿体。电场相位法可用于大面积 水文地质填图。共振干涉法测量波腹到波腹之间的距离或驻波相位差为2Pi。

3、声速测量的方法优缺点：从波源上说，干涉法、相位法用的是连续波，时差法用的是脉冲波。从测量仪器上说，干涉法、相位法要用示波器、刻尺和频率计，时差法用的是计时仪器和刻尺。

4、时差法所用为脉冲波，可人为改变接收器到发射器的距离，测量脉冲发射到接收的时间差，用距离改变量除以时间改变量即可，优点是人为因素少，测量精度高，缺点（对于实验教学来说）涉及的内容少，操作太简单。

5、声速测量方法的优缺点如下： 在波源方面，干涉法和相位法使用连续波，而时差法则采用脉冲波。在测量设备方面，干涉法和相位法需要示波器、刻度尺和频率计，而时差法则使用计时仪器如迅陆祥和刻度尺。

6、精确计时 时差法测量声速的原理是通过测量声波在不同距离中的传播时间差来计算声速。因此，需要非常精确的计时方法。一般来说，计时器的精度应在微秒级别。同时，在进行测量时，需要确保计时器的起始时间和终止时间的同步。否则，会导致测量误差增大。

7、时差法测量近距离的系统误差大.远距离的系统误差小.声速与温度和空气流速有关，远距离是在户外了吗？户外的气温与房间内的温度有差别，也会导致声速不同。远距离也会受温度和气流的不均匀性的影响大一些。

时差法测量声速目的和要求

时差法是一种常用的测量声速的方法。在进行时差法测量声速时，需要精确计时、确定合适的距离、选择合适的频率以及控制温度、湿度等环境条件。这些要求的满足可以保证声速测量的准确性和可靠性。

移动S2，如果计时器读数有跳字，则微调接受增益（距离增大时，顺时针调节；距离减小时，逆时针调节），使计时器读数连续准确变化。记录下这时的距离值Li+1和显示的时间ti+测量8个点，要求Li与Li+1尽量保持等距离。

学会用共振干涉法、相位比较法以及时差法测量介质中的声速 学会用逐差法进行数据处理；了解声速与介质参数的关系。【实验原理 】由于超声波具有波长短，易于定向发射、易被反射等优点。在超声波段进行 声速测量的优点还在于超声波的波长短，可以在短距离较精确的测出声速。

时差法的本质就是根据公式V=L/t即可测出声速。具体如下 按图所示进行接线，这时示波器的YY2通道分别用于观察发射和接收波形。为了避免连续波可能带来的干扰，可以将连续波频率调离换能器谐振点。将测试方法设置到脉冲波方式，选择合适的脉冲发射强度。

时差法测量声速：在流动流体中的相同行程内，用顺流和逆流传播的两个超声信号的传播时的时间差来确定沿声道流体平均流速所进行的流体流量的测量方法。

目的2个：测量声音在空气中的传播速度。被测物体的大致距离。

时差法优点是消除了温度对检测的影响，测量精度高，广泛被使用； 缺点利用超声波随流速而发生偏移，而反映的流速。从物理学的角度来看，声波属于声音的类别，是机械波中的一种，人类能听见的声波，频率范围为16Hz至20KHz。若声波的频率低于16Hz时就叫做次声波，如果高于20KHz，我们则称为超声波声波。

怎样测在液体中的声速

．共振干涉法测波长 ⑴ 接线与仪器的初步调节 1）按图6-1接好线路，打开电源开关预热15分钟，仪器自动工作在连续波方式。选择的介质为空气的初始状态。2）根据测量要求初步调节好示波器（参照示波器的使用调节）。

光学法是利用超声光致衍射现象以测量透明液体媒质中的平均声强。

声音的传播速度：常温15° 下，固体中的声速约为5200米每秒，液体中的声速约为1500米每秒，空气中的声速15摄氏度约340米每秒。

液体中的声速公式是c=√k/ρ，k是液体的压缩模量，ρ是液体的密度，没有修正公式。液体声速的范围是在1100至2000m/s之间。

声速测量：声速可以用来衡量介质特性，包括密度、压强、温度和组成等。在工业生产和实验室中，可以使用声速测量设备来测量这些参数，以确保产品质量和实验结果的准确性。例如，在石油化工生产中，声速测量可用于监测反应物浓度、温度和压力等关键参数，以确保生产过程的安全和高效。

这种数据，只有自己去测量的。应该要有两组数据，才有办法，第一是：同一浓度，不同温度下的声速。第二是：同一温度，不同浓度下的声速。不知道有没有人有做过这个基础测试，估计是没有。

声波测量的原理是什么?

相位比较法是通过观察李萨如图形的变化来测量声波。当变量等于一个波长时，图形会恢复原状。 驻波法利用驻波的形成来测量声波，驻波的波长是原波长的1/2。这两种测量方法在接线上没有区别。 使用示波器进行相位比较时，需要将声源处和接收器的电压信号分别接到示波器的x轴和y轴上。

声波检测的基本原理与地震勘探的原理十分类似，是以研究弹性波在岩土介质中的传播特征为基础。声波在不同类型的介质中具有不同的传播特征。当岩土介质的成分、结构和密度等因素发生变化时，声波的传播速度、能量衰减及频谱成分等都将发生相应的变化，在弹性性质不同的介质分界面上还会发生波的反射和折射。

从原理上说，干涉法、相位法原理相同，均是发射波和返回波形成驻波（在力学里对应的称共振），测量波腹到波腹之间的距离或驻波相位差为2Pi（两个波腹到波腹之间的距离）距离来计算波速（波腹到波腹之间的距离为声波长的1/2，用波长乘以频率既得声速）。

从原理上讲，干涉法和相位法的原理是一致的，都是基于发射波和返回波形成驻波（在物理学中对应的概念是共振），通过测量波腹到波腹之间的距离或者驻波的相位差（为2π，即两个波腹到波腹之间的距离）来计算波速（波腹到波腹之间的距离是声波半波长的长度，通过波长与频率的乘积可以得到声速）。

声速测量中的共振干涉法是观测声波与其反射波所形成的驻波。由于，改变半个波长的传播路程，驻波的波幅会变化一个周期，可以测得波长，再乘以频率，既可得到声速。相位法比较法是比较接收波与发射波的相位差，在示波器上形成李沙如图。

超声波流量计的测量原理在工业管道中的具体应用如何?

超声波流量计的测量原理主要基于声波在流体中的传播特性。当声波在液体中以超声波束形式传播时，液体的流动会使得声波的传播时间产生微小变化。这个变化与流速成正比，且可以用以下公式表示：ΔT = Tup – Tdown 其中，θ是声束与液体流动方向的夹角，M是声波在液体中的直线传播次数，D是管道内径。

超声波流量计被认为是一种很好的测量大型管道径流量的仪器，可以测量两相介质的流量，因此可以用来测量污水等脏流量。在电厂中，使用便携式超声波流量计测量大型管道径流（如汽轮机进水和汽轮机循环水）比过去的剥管式流量计更方便。流体流动产生的超声波也可用于气体测量。

插入式超声波流量计是一种流量测量仪器，通过利用超声波技术测量介质流动的速度和流量。它的测量方式是将超声波传感器插入管道内部，利用超声波探头发射高频声波，这些声波在流体中传播，然后由接收器接收反射回来的声波。测量仪器通过测量声波的传播时间和频率变化，可以计算出流体的速度和流量。

超声波流量计的测量原理主要基于信号检测，分为传播速度差法、波束偏移法、多普勒法、互相关法、空间滤波法和噪声法等多种方法。 超声波流量计是一种畅通型流量计，因其仪表流道中无障碍物，特别适合于大流量测量，尤其在解决大流量测量问题方面具有显著优势，成为发展迅速的流量计类别之一。

超声波流量计的工作原理基于超声波在流动流体中的传播，它能承载流体流速信息。通过接收的超声波，我们可以测量出流速，进而计算流量。这类流量计有多种检测方式，如传播速度差法、多普勒法、波束偏移法和噪声法等。

工作原理是：超声波在流体中传播时其传播速度要受到流体流速的影响，通过测量超声波在流体中传播速度可以检测出流体的流速而换算出流量来。

超声波测速仪的原理

原理用时差法测量超声声速：超声波测速仪每隔一相等时间，发出一超声脉冲信号，每隔一段时间接收到一经汽车反射回的该超声脉冲信号，若汽车匀速行驶，则间隔时间相同，根据发出和接收到的信号间的时间间隔差和声速，测出被测汽车的速度。和雷达有些相似。

超声波测速原理是利用超声波的传播速度与被测物体的速度成正比，通过测量超声波在物体上反射回来的时间差来计算物体速度。超声波测速公式为用时差法测量超声声速：v=c△t/（2t），其中v为物体速度，c为声波传播速度，△t为声波发射和反射的时间差，t为超声波在物体上的传播时间。

测速原理是测速仪前后两次发出并接受到被测车反射回的超声波信号，再根据两次信号的时间差，测出车速。超声波测速适合作流动物质中含有较多杂质的流体的流速测量，超声多谱勒法只是其中一种，还有频差法和时差法等等。关于流体的流速的超声测量方法有多种多样：对于移动物体的速度测量多采用超声多谱勒法。

基于声波传输原理的测速仪。它通过发出一定音频的信号，然后针对回波的反馈进行计算，从而得出车速。这种测速器通常被称为超声波测速仪，精度相对较高，可以在各种路况下使用。 光学测速仪。它通过聚焦。激光束瞄准车辆轮胎，测量车轮周围的旋转速度，然后通过微处理器进行计算，得到车速。

监控车辆是否超过规定的最高车速，交通部常用测速仪来检测。测速原理如图所示，测速仪前后两次发出并接收超声波信号，再根据两次信号的时间差，测出被测车辆的速度。如果某次检测车速时，第一次从发出至接收到超声波信号用用时差法测量超声声速了0.4s。