《大学物理实验》课程教学课件（PPT讲稿）超声定位和形貌成像

超声定位和形貌成像武汉理工大学物理实验中心2015年3月

超声定位和形貌成像 武汉理工大学物理实验中心 2015年3月

超声波声波是振动在媒质中的传播，超声波是频率超过20kHz的机械波（低于20Hz为次声波）。超声波具有以下特性：1．方向性好像探照灯一样具有良好的方向性2.能量高能量（声强）与频率平方成正比3.在界面上产生反射、折射和波型转换4.穿透能力强超声波在大多数介质中传播时，传播能量损失小，传播距离大

超声波 声波是振动在媒质中的传播，超声波是频率超过20kHz的 机械波（低于20Hz为次声波）。超声波具有以下特性： 1. 方向性好 像探照灯一样具有良好的方向性 2. 能量高 能量(声强) 与频率平方成正比 3. 在界面上产生反射、折射和波型转换 4. 穿透能力强 超声波在大多数介质中传播时，传播能量损失小，传播距离大

实验目的1、了解超声波探测的原理2、学习超声波探测的基本方法

实验目的 1、了解超声波探测的原理 2、学习超声波探测的基本方法

1.超声定位的基本原理y障碍物超声波换能器发出脉冲超声波，遇障碍物或界面反射，正对障碍物或界面S发射时回波最强：·由回波强度确定方向0·由回波时间t确定距离x换能器S = v·t/24美IT:

1. 超声定位的基本原理 超声波换能器发出脉冲 超声波，遇障碍物或界面 反射，正对障碍物或界面 发射时回波最强： • 由回波强度确定方向θ • 由回波时间 t 确定距离 S v t =  2 x y θ S 换能器 障碍物

2.水中声速的测量换能器目标物体Si, t,S2, t,在水中，分别取换能器到目标物体的距离s1、S2测出对应的回波时间t、t2得水中的声速：（随温度变化）2(s2 - Si2△sV :△tt-t

2. 水中声速的测量 在水中，分别取换能器到目标物体的距离s1、s2 测出对应的回波时间t1、t2 得水中的声速：（随温度变化） ( 2 1 ) 2 1 2 s 2 s s v t t t  − = =  − 1 1 s t , 2 2 s t , 换能器 目标物体

3.超声成像的基本原理·脉冲回波型超声成像如：目前广泛使用的，如超声诊断和固体材料的超声检测等。·分析回波携带的信息超声波在两种不同物体或组织界面处产生反射、折射、散射、衰减以及在运动体上产生多普勒频移，带上了这些组织的某些信息。·转换成反应内部组织结构的图像HSCEO5OO0ETiO01SNAUEASPACECENHOSCA-2AbdCnCTEuaCweBaia经验HHAba

3. 超声成像的基本原理 • 脉冲回波型超声成像 如：目前广泛使用的，如超声诊断和固体材料的超声检测等。 • 分析回波携带的信息 超声波在两种不同物体或组织界面处产生反射、折射、散射、衰减 以及在运动体上产生多普勒频移，带上了这些组织的某些信息。 • 转换成反应内部组织结构的图像

实验仪器S-F

实验仪器

实验内容1观察水中物体的回波波形（校准换能器角坐标）2．水中声速的测量3．对水中目标物体进行定位测量水中物体的运动状态4.5.扫描成像物体部面图或表面形貌

实验内容 1. 观察水中物体的回波波形 （校准换能器角坐标） 2. 水中声速的测量 3. 对水中目标物体进行定位 4. 测量水中物体的运动状态 5. 扫描成像物体剖面图或表面形貌

1.观察水中物体的回波波形DH6001超声定位保合实会收X1打开电脑软件64.0DH600139.6开启串行口（COM2)35: 230.8“波形置工作方式为28:4使发射方向对槽后壁17-613.2旋转角度盘使换能器发射8.76方向对准水槽后壁至回波336699132198231165264297330(s]单口造择幅度最大，检查刻度盘是工作方式成源操作数据读写串口通信轮感成像一剖面成信CCM读数据盛像来集波形J串口状态轮脚成像二剖面二ClosN否对准0刻度线存数据调鉴门限工作状态信号放大形显示21.206565196.90000清除显示信号PS：若未对准则进行角变为END坐标点一坐标点一距禹平均选度（m/s）时间回波时间时间距离表示已开启度盘校零

1. 观察水中物体的回波波形 改为COM2 ① 打开电脑软件 ② 开启串行口(COM2) ③ 置工作方式为“波形” ④ 使发射方向对槽后壁 旋转角度盘使换能器发射 方向对准水槽后壁至回波 幅度最大，检查刻度盘是 否对准0刻度线 PS：若未对准则进行角 度盘校零 变为END 表示已开启

2.水中声速的测量2(s2 -S)Vt -tiS, tit2S2,“波形”让超声波对准右侧目标物体，保持方式，用移动开关移动换能器的位置S，分别在不同位置Si、S,测对应的回波时间t、t2，记入表1（注意精度）。串口选择工作方式成像操作数据读写串口通信轮廓成像一剖面成像COM2波形读数据定位测速成像采集串口状态轮廓成像二剖面二END存数据调整门限工作状态信号放大波形显示21.206565196, 90000门限值1清除显示信号缩小坐标点一坐标点二回波时间(us)时间距离平均速度（cm/s）时间距离切换显示消二次波21.195521.1955284,5053989.35000025,3000C0.0000006

2. 水中声速的测量 让超声波对准右侧目标物体，保持“波形”方式，用移动 开关移动换能器的位置 s，分别在不同位置 s1、s2 测对应的回 波时间 t1、t2 ，记入表1 （注意精度）。 s1，t1 s2，t2 次数 S1(cm) S2(cm) t1(s) t2(s) V(m/s) 1 2 3 4 5 6 ( 2 1 ) 2 1 2 s s v t t − = − 计算水中声速的平均值 1 6 i v v = 