聲速儀測量海水中聲波傳播速度的儀器,又稱聲速計(jì)?;驹硎峭ㄟ^測量聲波在海水中固定距離內(nèi)的傳播間來計(jì)算聲速。主要的工作原理有相位法和環(huán)鳴法等。在20世紀(jì)前期,采用間接測量法測定海水中的聲速,測量海水的溫度、鹽度及深度等參數(shù),然后按經(jīng)驗(yàn)公計(jì)算海水中的聲速。
聲速儀聲速測量方法主駐波法(也叫共振干涉法)和相位比較法,這兩種方法使用到的實(shí)驗(yàn)儀器有:信號(hào)發(fā)生器、示波器、聲波發(fā)射器,聲波接收器和精度為〇.Olmm的螺桿位移系統(tǒng)等。駐波法的測量原理是:按照波動(dòng)理論,聲波發(fā)射器發(fā)出的平面聲波經(jīng)介質(zhì)到聲波接收器,若接收面與發(fā)射面平行,聲波在接收面處就會(huì)被垂直反射,于是平面聲波在兩端面間來回反射、疊加,形成駐波,此時(shí),相鄰兩波節(jié)(或波腹)間的距離等于半個(gè)波長(即λ/2)。當(dāng)發(fā)生器的激勵(lì)頻率等于駐波系統(tǒng)的固有頻率(本實(shí)驗(yàn)中壓電陶瓷的固有頻率)時(shí),會(huì)產(chǎn)生駐波共振,形成能量較強(qiáng)的駐波,聲波是一種縱波,由縱波的性質(zhì)可以證明駐波波節(jié)處的聲波接收器輸出電壓最大,因此,當(dāng)接收端面處為一波節(jié)時(shí),接收到的聲波接收器輸出電壓最大,轉(zhuǎn)換成的電信號(hào)也*。測量時(shí),如果移動(dòng)聲波接收器到某個(gè)位置時(shí),示波器上出現(xiàn)了*的信號(hào),需記下該位置并繼續(xù)移動(dòng)接收器,再次出現(xiàn)*的信號(hào)時(shí),再記下其位置,則兩次信號(hào)*的位置之間的距離即為λ/2,駐波法的具體實(shí)驗(yàn)方法:在改變聲波發(fā)生器和聲波接收器之間的距離時(shí),可以看到示波器上顯示的信號(hào)幅度發(fā)生周期性的大小變化,即由一個(gè)極大變到極小,再變到極大,而幅度每一次周期性的變化,就相當(dāng)于聲波發(fā)射器和聲波接收器之間的距離改變了λ/2,聲波發(fā)生器和聲波接收器之間距離的改變由螺桿位移系統(tǒng)上的讀數(shù)系統(tǒng)讀出,由信號(hào)發(fā)生器可讀出超聲波的頻率f,即可利用V=λf算出聲速,這種方法就是駐波法(也叫共振干涉法),其優(yōu)點(diǎn)是形象、直觀,缺點(diǎn)是信號(hào)極大值的位置不易確定,因?yàn)椴⒉恢老乱粫r(shí)刻的信號(hào)強(qiáng)度與這一時(shí)刻的信號(hào)強(qiáng)度之間的大小關(guān)系,通常情況下,接收端停止移動(dòng)時(shí)會(huì)錯(cuò)過信號(hào)強(qiáng)度極大的位置或不能達(dá)到信號(hào)強(qiáng)度極大的位置,如果聲波接收器反向移動(dòng),就會(huì)存在空程差。
鑄鐵超聲聲速儀操作注意事項(xiàng):
1.為了增少測量體材質(zhì)對(duì)測量精度的影響。建議采用不帶涂層的測量體或與測量體材質(zhì)一樣的標(biāo)準(zhǔn)試塊作為校準(zhǔn)用基準(zhǔn)塊。
2.測量完畢,輕按一下電源鍵,關(guān)斷儀器電源,并在測量頭的觸頭及基準(zhǔn)塊上涂少許油脂以防生銹。
3.鑄鐵超聲聲速儀有自動(dòng)關(guān)機(jī)功能如不實(shí)行任何操作大約一分鐘后就自動(dòng)關(guān)機(jī)。
4.儀器應(yīng)避免劇烈震晃、撞擊。運(yùn)用后應(yīng)擦凈儀器外表面油污放入儀器箱內(nèi)妥善保管。
5.儀器應(yīng)嚴(yán)禁敲擊或碰撞探頭以免影響探頭性能;嚴(yán)禁捏住探頭尾部測量。