實驗名稱：超聲(sheng)波在(zai)亞波長波導(dao)管中傳播(bo)的(de)實驗研究

　　實驗原理：前期理論(lun)研究(jiu)預測聲波(bo)(bo)在亞波(bo)(bo)長波(bo)(bo)導管內以規(gui)則平面波(bo)(bo)進行傳播，且傳輸損耗較(jiao)小，針對(dui)波(bo)(bo)導管內聲波(bo)(bo)的傳播特性(xing)，本(ben)實驗(yan)方法(fa)采用(yong)渡越(yue)時間(Time of fight)測量方法(fa)來展開實驗(yan)，實驗(yan)方案(an)及測試原理如(ru)下圖所示。

　　圖a：測量(liang)亞波長波導(dao)管中聲速的裝(zhuang)置

　　亞波(bo)(bo)長波(bo)(bo)導(dao)管(guan)(guan)(guan)實(shi)驗系統(tong)中1為(wei)信(xin)號(hao)(hao)(hao)發生器(qi)在通道1產(chan)生猝發音驅(qu)動信(xin)號(hao)(hao)(hao)，脈沖(chong)個(ge)數小(xiao)于2個(ge)，控制較低(di)的重頻頻率(lv)，以(yi)保證(zheng)各脈沖(chong)之(zhi)間不(bu)相(xiang)互干擾。通道2設置相(xiang)同(tong)的信(xin)號(hao)(hao)(hao)與(yu)2示波(bo)(bo)器(qi)相(xiang)連(lian)，作為(wei)觸發信(xin)號(hao)(hao)(hao)。3為(wei)射(she)頻功(gong)率(lv)放(fang)大器(qi)（ATA-8035），將(jiang)驅(qu)動信(xin)號(hao)(hao)(hao)進行放(fang)大，并(bing)控制驅(qu)動幅值至(zhi)設定(ding)值，4為(wei)阻抗匹配(pei)器(qi)將(jiang)驅(qu)動信(xin)號(hao)(hao)(hao)有效施加(jia)于超(chao)聲(sheng)(sheng)換能器(qi)，減小(xiao)反向(xiang)功(gong)率(lv)，降低(di)系統(tong)功(gong)率(lv)損耗及反向(xiang)功(gong)率(lv)造(zao)成(cheng)的系統(tong)發熱和損傷。超(chao)聲(sheng)(sheng)換能器(qi)11將(jiang)電信(xin)號(hao)(hao)(hao)轉換為(wei)聲(sheng)(sheng)信(xin)號(hao)(hao)(hao)，通過(guo)固(gu)液耦合器(qi)7將(jiang)聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)輸送至(zhi)波(bo)(bo)導(dao)管(guan)(guan)(guan)的輸入端在鄰近輸入端有聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)導(dao)管(guan)(guan)(guan)6的支管(guan)(guan)(guan)，8水(shui)聽(ting)器(qi)在管(guan)(guan)(guan)口(kou)(kou)處2mm進行測量，同(tong)型號(hao)(hao)(hao)10水(shui)聽(ting)器(qi)在另一個(ge)管(guan)(guan)(guan)口(kou)(kou)進行測量，聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)信(xin)號(hao)(hao)(hao)在示波(bo)(bo)器(qi)中進行對比得到時間差t，其(qi)精度能達到微秒級，并(bing)測量兩管(guan)(guan)(guan)口(kou)(kou)之(zhi)間的距離L，即(ji)得到聲(sheng)(sheng)速v=L/t。5為(wei)固(gu)定(ding)板用于固(gu)定(ding)整個(ge)測量聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)產(chan)生、傳輸、接收部(bu)分。12、9、13為(wei)水(shui)箱用于儲存管(guan)(guan)(guan)內介質，并(bing)把超(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)的產(chan)生與(yu)超(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)的接收分隔(ge)開來，使之(zhi)互不(bu)干擾。

　　測試設備：信號發生器(qi)、ATA-8035射(she)頻功率放大器(qi)、示波器(qi)、水聽器(qi)、超聲換(huan)能器(qi)

　　實驗過程：本實驗超聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)(bo)的(de)(de)(de)產生(sheng)(sheng)部(bu)分由信(xin)號(hao)發(fa)生(sheng)(sheng)器(qi)和壓(ya)電式(shi)換能(neng)器(qi)組成，信(xin)號(hao)發(fa)生(sheng)(sheng)器(qi)產生(sheng)(sheng)激(ji)勵(li)信(xin)號(hao)，壓(ya)電式(shi)換能(neng)接(jie)(jie)收到激(ji)勵(li)信(xin)號(hao)后(hou)，由逆壓(ya)電效應產生(sheng)(sheng)脈沖(chong)聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)(bo)，脈沖(chong)信(xin)號(hao)的(de)(de)(de)循(xun)環數設(she)置(zhi)為2，避免相互干擾。將壓(ya)電換能(neng)器(qi)固定在水(shui)槽底部(bu)并(bing)裝入純水(shui)，超聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)(bo)產生(sheng)(sheng)與傳輸部(bu)分并(bing)不直接(jie)(jie)觸(chu)碰，由管(guan)(guan)內液體進行(xing)連(lian)接(jie)(jie)，其(qi)亞(ya)波(bo)(bo)(bo)(bo)長波(bo)(bo)(bo)(bo)導管(guan)(guan)前端(duan)有漏斗形(xing)狀的(de)(de)(de)部(bu)分為聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)(bo)耦合裝置(zhi)，其(qi)目的(de)(de)(de)是將壓(ya)電換能(neng)器(qi)產生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)(bo)導入到細細的(de)(de)(de)管(guan)(guan)子中(zhong)去，因(yin)為我們的(de)(de)(de)實方法為時差法，故亞(ya)波(bo)(bo)(bo)(bo)長波(bo)(bo)(bo)(bo)導管(guan)(guan)有兩個支(zhi)管(guan)(guan)，可通過分別對(dui)兩個支(zhi)管(guan)(guan)聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)(bo)進行(xing)檢(jian)測，并(bing)獲得(de)它門(men)之間的(de)(de)(de)延時以對(dui)聲(sheng)(sheng)速進行(xing)測量(liang)，最后(hou)通過水(shui)聽器(qi)來接(jie)(jie)收信(xin)號(hao)。

　　圖b：不(bu)同材料(liao)的聲速測量(liang)結果

　　圖(tu)c：不同材料(liao)下聲速隨頻率變化的點線圖(tu)

　　實驗結果：將圖(tu)b不同材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)聲(sheng)速測(ce)量結果畫成(cheng)點(dian)線圖(tu)后便于觀察，如圖(tu)c所示，結合圖(tu)表我們觀察我們發現(xian)，材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)為鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)亞波長波導(dao)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)中(zhong)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)壁材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)聲(sheng)速接近于其(qi)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)本(ben)(ben)身的(de)(de)(de)(de)(de)縱振動速度(du)5000m/s，管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)內介(jie)質(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)聲(sheng)速也接近于管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)中(zhong)純水的(de)(de)(de)(de)(de)聲(sheng)速1480m/s，說(shuo)明當亞波長波導(dao)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)采用鋼(gang)作為管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)壁材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)時，在亞波長尺(chi)度(du)下，管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)壁與管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)內介(jie)質(zhi)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)聲(sheng)波并沒(mei)發生固液(ye)耦(ou)合；材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)為黃銅的(de)(de)(de)(de)(de)波導(dao)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)中(zhong)測(ce)量到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)壁中(zhong)聲(sheng)速低于其(qi)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)本(ben)(ben)身的(de)(de)(de)(de)(de)聲(sheng)速，材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)為有機玻璃的(de)(de)(de)(de)(de)波導(dao)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)中(zhong)測(ce)量到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)壁中(zhong)聲(sheng)速高(gao)于其(qi)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)本(ben)(ben)身的(de)(de)(de)(de)(de)聲(sheng)速，且由(you)于未(wei)能測(ce)量到(dao)這(zhe)兩種材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)波導(dao)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)中(zhong)介(jie)質(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)聲(sheng)速，故(gu)無法(fa)進一步判斷耦(ou)合的(de)(de)(de)(de)(de)情況。

　　當亞(ya)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)長(chang)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)導(dao)管(guan)的(de)管(guan)壁材料(liao)為(wei)石(shi)英玻璃時，測(ce)量到(dao)的(de)管(guan)壁聲速高于其(qi)本身材料(liao)中(zhong)的(de)縱振動(dong)聲速，測(ce)量到(dao)的(de)管(guan)內介質的(de)聲速低于管(guan)中(zhong)純水本身的(de)聲速，故在亞(ya)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)長(chang)尺度(du)下，材料(liao)為(wei)石(shi)英玻璃的(de)亞(ya)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)長(chang)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)導(dao)管(guan)發生了固液耦(ou)合。

　　ATA-8035射頻功率放大器簡介

　　ATA-8035是(shi)一款射(she)頻(pin)功(gong)(gong)率(lv)放大器(qi)。其P1dB輸出功(gong)(gong)率(lv)250W，飽(bao)和輸出功(gong)(gong)率(lv)500W。增益(yi)數控可調，一鍵保存設(she)置，提供了方(fang)便(bian)簡潔(jie)的操作選(xuan)擇，可與主流(liu)的信(xin)號(hao)發生器(qi)配套使用，實現射(she)頻(pin)信(xin)號(hao)的放大。寬范圍供電(dian)電(dian)源，可兼容全球不同地區的電(dian)源標準(zhun)。

　　工作(zuo)模式：ClassA

　　工作頻率：100kHz~3MHz

　　P1dB輸出(chu)功(gong)率：250W

　　飽和輸(shu)出功(gong)率：500W

　　功(gong)率增益：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(xiao)準源(yuan)等(deng)產品(pin)為(wei)核心的(de)(de)相(xiang)關行(xing)業(ye)(ye)測(ce)試解決(jue)方(fang)案(an)的(de)(de)研(yan)究，為(wei)用戶提供(gong)具(ju)有競(jing)爭力的(de)(de)測(ce)試方(fang)案(an)，Aigtek已經(jing)成為(wei)在業(ye)(ye)界擁有廣(guang)泛產品(pin)線，且具(ju)有相(xiang)當規(gui)模的(de)(de)儀器(qi)(qi)設(she)備供(gong)應商，樣機都支持免(mian)費(fei)試用。如想(xiang)了解更多功率放大器(qi)(qi)等(deng)產品(pin)，請(qing)持續關注安泰電(dian)子官(guan)網hkdyw.cn或撥(bo)打(da)029-88865020。