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　　實驗名稱：超聲(sheng)波在(zai)亞波長波導管中傳播的實驗(yan)研究

　　實驗原理：前期理論研究預測(ce)聲(sheng)波(bo)(bo)在(zai)亞波(bo)(bo)長波(bo)(bo)導(dao)管內以規則平面波(bo)(bo)進(jin)行傳(chuan)播，且(qie)傳(chuan)輸損耗較小(xiao)，針對波(bo)(bo)導(dao)管內聲(sheng)波(bo)(bo)的傳(chuan)播特性，本實驗(yan)方(fang)法采用渡越(yue)時間(Time of fight)測(ce)量方(fang)法來(lai)展開實驗(yan)，實驗(yan)方(fang)案及測(ce)試(shi)原理如下圖(tu)所示。

　　圖(tu)a：測量亞(ya)波長(chang)波導(dao)管中聲速的裝置

　　亞波(bo)長波(bo)導管(guan)實驗系(xi)(xi)(xi)統中1為(wei)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)發生(sheng)器(qi)(qi)在通(tong)(tong)道1產(chan)生(sheng)猝發音驅(qu)動(dong)(dong)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)，脈沖(chong)個(ge)數小于2個(ge)，控制(zhi)較低的(de)重頻(pin)(pin)頻(pin)(pin)率，以保證各脈沖(chong)之間(jian)不(bu)相互干擾。通(tong)(tong)道2設置相同(tong)的(de)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)與2示波(bo)器(qi)(qi)相連，作為(wei)觸發信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)。3為(wei)射(she)頻(pin)(pin)功率放(fang)大(da)器(qi)(qi)（ATA-8035），將(jiang)驅(qu)動(dong)(dong)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)進(jin)行放(fang)大(da)，并(bing)控制(zhi)驅(qu)動(dong)(dong)幅值至(zhi)設定(ding)(ding)值，4為(wei)阻(zu)抗匹配器(qi)(qi)將(jiang)驅(qu)動(dong)(dong)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)有效施加于超(chao)聲(sheng)(sheng)換(huan)能(neng)(neng)器(qi)(qi)，減小反(fan)(fan)向功率，降低系(xi)(xi)(xi)統功率損耗及反(fan)(fan)向功率造(zao)成的(de)系(xi)(xi)(xi)統發熱和損傷。超(chao)聲(sheng)(sheng)換(huan)能(neng)(neng)器(qi)(qi)11將(jiang)電信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)轉換(huan)為(wei)聲(sheng)(sheng)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)，通(tong)(tong)過固(gu)液耦合器(qi)(qi)7將(jiang)聲(sheng)(sheng)波(bo)輸送至(zhi)波(bo)導管(guan)的(de)輸入端在鄰近輸入端有聲(sheng)(sheng)波(bo)導管(guan)6的(de)支管(guan)，8水聽器(qi)(qi)在管(guan)口處(chu)2mm進(jin)行測(ce)量(liang)，同(tong)型號(hao)(hao)(hao)10水聽器(qi)(qi)在另一個(ge)管(guan)口進(jin)行測(ce)量(liang)，聲(sheng)(sheng)波(bo)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)在示波(bo)器(qi)(qi)中進(jin)行對比得到(dao)時間(jian)差t，其(qi)精(jing)度能(neng)(neng)達到(dao)微秒級，并(bing)測(ce)量(liang)兩管(guan)口之間(jian)的(de)距離L，即得到(dao)聲(sheng)(sheng)速v=L/t。5為(wei)固(gu)定(ding)(ding)板用(yong)于固(gu)定(ding)(ding)整個(ge)測(ce)量(liang)聲(sheng)(sheng)波(bo)產(chan)生(sheng)、傳輸、接收部(bu)分。12、9、13為(wei)水箱(xiang)用(yong)于儲(chu)存(cun)管(guan)內介質，并(bing)把超(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)的(de)產(chan)生(sheng)與超(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)的(de)接收分隔開來，使之互不(bu)干擾。

　　測試設備：信號發生器(qi)、ATA-8035射頻功率放大器(qi)、示波器(qi)、水聽(ting)器(qi)、超(chao)聲(sheng)換(huan)能(neng)器(qi)

　　實驗過程：本實驗(yan)超聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波的(de)產(chan)(chan)(chan)生部分由信(xin)號(hao)發生器(qi)和壓(ya)(ya)(ya)電(dian)式換(huan)能器(qi)組(zu)成，信(xin)號(hao)發生器(qi)產(chan)(chan)(chan)生激(ji)勵信(xin)號(hao)，壓(ya)(ya)(ya)電(dian)式換(huan)能接收(shou)到激(ji)勵信(xin)號(hao)后，由逆壓(ya)(ya)(ya)電(dian)效應產(chan)(chan)(chan)生脈沖聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波，脈沖信(xin)號(hao)的(de)循環數設置(zhi)為2，避(bi)免相互干擾。將壓(ya)(ya)(ya)電(dian)換(huan)能器(qi)固定在水槽底部并(bing)裝(zhuang)入純水，超聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波產(chan)(chan)(chan)生與(yu)傳(chuan)輸部分并(bing)不直接觸碰，由管(guan)內(nei)液(ye)體進行連(lian)接，其亞(ya)波長(chang)波導(dao)管(guan)前端有漏斗形狀的(de)部分為聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波耦合裝(zhuang)置(zhi)，其目的(de)是將壓(ya)(ya)(ya)電(dian)換(huan)能器(qi)產(chan)(chan)(chan)生的(de)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波導(dao)入到細細的(de)管(guan)子中(zhong)去，因為我們的(de)實方(fang)法為時差法，故亞(ya)波長(chang)波導(dao)管(guan)有兩個(ge)(ge)支管(guan)，可通(tong)過分別(bie)對(dui)兩個(ge)(ge)支管(guan)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波進行檢測，并(bing)獲得(de)它門之間(jian)的(de)延時以對(dui)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)速(su)進行測量，最后通(tong)過水聽(ting)器(qi)來(lai)接收(shou)信(xin)號(hao)。

　　圖b：不同材料的聲速測量結果(guo)

　　圖c：不同材料下(xia)聲速隨頻(pin)率變化的(de)點線圖

　　實驗結果：將圖b不同(tong)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)聲(sheng)(sheng)速(su)測(ce)量(liang)結果畫成點線圖后便于觀察(cha)，如圖c所(suo)示，結合(he)圖表我(wo)們觀察(cha)我(wo)們發(fa)現，材(cai)(cai)料(liao)為(wei)鋼的(de)(de)(de)(de)(de)亞(ya)(ya)波(bo)(bo)長波(bo)(bo)導管(guan)(guan)中(zhong)(zhong)(zhong)管(guan)(guan)壁材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)聲(sheng)(sheng)速(su)接(jie)近(jin)于其(qi)材(cai)(cai)料(liao)本身(shen)的(de)(de)(de)(de)(de)縱振動速(su)度5000m/s，管(guan)(guan)內(nei)介質的(de)(de)(de)(de)(de)聲(sheng)(sheng)速(su)也接(jie)近(jin)于管(guan)(guan)中(zhong)(zhong)(zhong)純水(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)聲(sheng)(sheng)速(su)1480m/s，說明當亞(ya)(ya)波(bo)(bo)長波(bo)(bo)導管(guan)(guan)采用鋼作為(wei)管(guan)(guan)壁材(cai)(cai)料(liao)時(shi)，在(zai)亞(ya)(ya)波(bo)(bo)長尺度下，管(guan)(guan)壁與管(guan)(guan)內(nei)介質中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)并沒(mei)發(fa)生固液耦合(he)；材(cai)(cai)料(liao)為(wei)黃銅的(de)(de)(de)(de)(de)波(bo)(bo)導管(guan)(guan)中(zhong)(zhong)(zhong)測(ce)量(liang)到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)壁中(zhong)(zhong)(zhong)聲(sheng)(sheng)速(su)低于其(qi)材(cai)(cai)料(liao)本身(shen)的(de)(de)(de)(de)(de)聲(sheng)(sheng)速(su)，材(cai)(cai)料(liao)為(wei)有(you)機玻璃(li)的(de)(de)(de)(de)(de)波(bo)(bo)導管(guan)(guan)中(zhong)(zhong)(zhong)測(ce)量(liang)到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)壁中(zhong)(zhong)(zhong)聲(sheng)(sheng)速(su)高于其(qi)材(cai)(cai)料(liao)本身(shen)的(de)(de)(de)(de)(de)聲(sheng)(sheng)速(su)，且由(you)于未能測(ce)量(liang)到(dao)這兩種材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)波(bo)(bo)導管(guan)(guan)管(guan)(guan)中(zhong)(zhong)(zhong)介質的(de)(de)(de)(de)(de)聲(sheng)(sheng)速(su)，故(gu)無法進一步判斷耦合(he)的(de)(de)(de)(de)(de)情況。

　　當亞波長波導管的(de)管壁(bi)材料為石英玻璃(li)時，測(ce)量到的(de)管壁(bi)聲(sheng)(sheng)速(su)高于(yu)其本(ben)身材料中的(de)縱振動聲(sheng)(sheng)速(su)，測(ce)量到的(de)管內介質的(de)聲(sheng)(sheng)速(su)低于(yu)管中純水本(ben)身的(de)聲(sheng)(sheng)速(su)，故(gu)在亞波長尺(chi)度下，材料為石英玻璃(li)的(de)亞波長波導管發生了固液耦合。

　　ATA-8035射頻功率放大器簡介

　　ATA-8035是一(yi)款射頻(pin)功率放大器。其(qi)P1dB輸出(chu)功率250W，飽(bao)和輸出(chu)功率500W。增益數控可(ke)調，一(yi)鍵保(bao)存設置，提供(gong)了方便(bian)簡(jian)潔的(de)操作選擇(ze)，可(ke)與(yu)主流的(de)信號發(fa)生(sheng)器配套(tao)使用，實現射頻(pin)信號的(de)放大。寬范圍供(gong)電(dian)電(dian)源，可(ke)兼容(rong)全球(qiu)不同(tong)地區的(de)電(dian)源標(biao)準。

　　工作模式：ClassA

　　工作頻(pin)率(lv)：100kHz~3MHz

　　P1dB輸出功率：250W

　　飽和輸出功率：500W

　　功(gong)率增益(yi)：51dB

　　本文實驗素材由西安安泰電子整理發布。公司致力于功率放大器、功率信號源、計量校準源(yuan)等產(chan)品(pin)為核心的相(xiang)關行業(ye)測試解(jie)決方案(an)的研究(jiu)，為用戶提供具(ju)有(you)(you)競爭力的測試方案(an)，Aigtek已經成為在業(ye)界擁有(you)(you)廣(guang)泛產(chan)品(pin)線，且具(ju)有(you)(you)相(xiang)當規模的儀器設備供應商，樣(yang)機都(dou)支(zhi)持免費試用。如(ru)想(xiang)了解(jie)更多功率放(fang)大器等產(chan)品(pin)，請持續關注安泰電子官網www.aigtek.com或撥打029-88865020。