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声速的测定在弹性介质中，频率从20Hz 到20KHz 的振动所引起的机械波称为声波，高于20KHz 的波称为超声波，超声波的频率范围为4102⨯Hz ～8105⨯Hz 之间。
超声波的传播速度就是声波的速度。
超声波具有波长短，易于定向发射等优点，常被用于声速测量中的波源。
一、 实验目的1、 了解超声波的产生、发射和接收方法；2、 用驻波法、行波法和时差法测量声速。
二、 实验仪器SV-DH 系列声速测试仪，示波器，声速测试仪信号源，三、 实验原理声波在空气中的传播速度可表示为 M RTv γ= （1）式中γ是空气定压比热容和定容比热容之比（VP c c =γ），R 是普适气体常数，M 是气体的摩尔质量，T 是热力学温度。
从公式（1）可以看出，温度是影响空气中声速的主要因素。
如果忽略空气中的水蒸气和其他夹杂物的影响，在0℃（K T 15.2730=）时的声速45.33100==M RT v γm/s在t ℃时的声速可以表示为 15.27310t v v t += （2） 由波动理论知道，波的频率f 、波速v 和波长λ之间有以下关系λf v = （3）所以只要知道频率和波长就可以求出波速。
本实验用低频信号发生器控制换能器，故信号发生器的输出频率就是声波的频率。
而声波的波长可以用驻波法（共振干涉法）、行波法（相位比较法）以及时差法来进行测量。
1、 驻波法（共振干涉法）测量波长如图1-1，由声源1S 发出的平面波沿X 方向传播经前方平面2S 反射后，入射波和反射波叠加。
它们的波动方程分别为)(2cos 1λπx ft A Y -= （4） )(2cos 2λπx ft A Y += （5） 图1-1 实验装置与 ft x A Y Y Y πλπ2cos 2cos 221⨯=+= （6） 工作原理图 当12cos =λπx时，合成波中满足此条件的各点振幅最大，称为波腹 可解得2λnx ±=（n=0，1，2，3，…）处就是各波腹的位置，相邻两波腹的距离为半波长（2λ）。
16第七章第三节超声的反射和透射超声波诊断医学影像成像原理超声的反射和透射reflection and transmission一、超声波超声波(ultrosound ，US)高频机械波20000Hz ～1015Hz 20Hz ～20000Hz 诊断超声人耳听阈1MHz(106Hz)～40MHz定义为声压与声振动速度之比：声阻抗：c Z ?=ρ（瑞利）表征介质声学特性的一个物理量。
人体不同组织的声阻抗血液 1.055 1570 1.656脂肪0.955 1476 1.410 软组织（平均值）1.016 1500 1.542肌肉（平均值） 1.074 1568 1.684肝 1.050 1570 1.648 空气（22℃）0.00118 334.8 0.000407颅骨 1.658 3860 5.571介质名称密度（103kg ?m -3）速度（m ?s -1）声阻抗(106N ?s ?m -3)根据声阻抗，人体组织分成三大类：中等声阻抗的液体和软组织高声阻抗的矿物组织，如骨骼低声阻抗的气体或充气组织三、超声的反射（reflection ）Z 1反射声强与入射声强之比。
221212P )()Z -(Z Z Z r +=当声波垂直入射时，得：声压反射系数r P ：超声波在两种介质分界面上改变传播方向又返回原来介质中的现象。
Z 2四、透射（transmission ）透射声强与入射声强之比。
22112P )(4Z Z Z Z t +=当声波垂直入射时，得：声强透射系数t P :超声入射到两种介质的界面上时，有部分能量穿过介质进入下一介质中的现象。
Z 1Z 2透射系数当Z 1≈Z 2时，得：r P →0，t P ≈ 1 超声全部透射。
22112P )(4Z Z Z Z t +=221212P )()Z -(Z Z Z r +=反射系数讨论：（1）Z 1Z 2讨论：（2）Z 1Z 2当Z 1>>Z 2 或Z 2>> Z 1时，得：r P →1，t P →0，超声强烈反射无透射。
声波在流体介质中的传播和干扰声波是一种通过粒子间的振动传递能量的机械波。
它在空气、水和其他流体介质中传播，具有许多重要的应用。
本文将介绍声波在流体介质中的传播特性、传播方式以及可能导致的干扰。
一、声波的传播特性声波在流体介质中的传播速度取决于介质的性质。
在理想情况下，声波在同种介质中的传播速度是一定的，可以通过以下公式计算：v = √(γP/ρ)其中，v表示声速，γ是介质的绝热指数，P是压强，ρ是介质的密度。
可以看出，声速与介质的压强和密度有关，这也解释了声波在不同介质中传播速度不同的原因。
二、声波的传播方式声波在流体介质中主要通过两种方式传播：纵波和横波。
纵波是沿着波的传播方向振动的波，亦称为压缩波。
当声波传播时，介质中的粒子会沿着声波传播的方向做往复振动。
这种纵向振动导致了介质的压缩和稀疏，从而形成了纵波。
横波是垂直于波的传播方向振动的波，亦称为切变波。
横波的传播方式与纵波不同，它的振动方向与传播方向垂直。
例如，当声波传播时，介质中的粒子会在与声波传播方向垂直的平面上做振动。
三、声波的干扰声波在流体介质中传播时可能会受到干扰，造成传播信号的变化或损失。
下面介绍几种常见的声波干扰现象：1. 折射：当声波从一种介质传播到另一种介质时，由于介质性质的改变，声波会发生折射现象。
这会导致声波的方向发生偏折，对传播距离和路径产生影响。
2. 散射：当声波遇到比其波长小的障碍物或不均匀性时，会发生散射现象。
散射使声波在传播过程中改变传播方向和传播路径，造成传播信号的散失和混杂。
3. 吸收：声波在流体介质中的传播过程中会受到介质的吸收作用。
吸收会使声波的能量逐渐消失，导致信号衰减。
这种现象在长距离的声波传播中尤为明显。
4. 多普勒效应：当声源或接收器靠近或远离听者时，声波的频率会发生变化，产生多普勒效应。
多普勒效应会导致声音的音高产生变化，这在超声波成像等领域具有重要应用。
四、声波在流体介质中的应用声波在流体介质中的传播和干扰特性使其具有广泛的应用。
流体中的声速声音的概念横波：振动方向垂直于波的传播方向纵波：振动方向平行于波的传播方向图1 流体中的声波是纵波最初对声音概念的定义是以人的耳朵为标准的，空气的振动通过耳朵转化成生物电信号并传递给大脑，我们就听到了声音。
人耳只对一定频率范围的声波敏感，超出这个范围的声波被定义为次声波和超声波，其实所有声波都是同种性质的波。
声波在固体中可以表现为纵波也可以表现为横波，在流体中则只以纵波传递。
这是因为传递横波需要剪切力的参与，而流体中的剪切力很小，不足以维持横波。
我们的耳朵处于空气中，所以一般听到的都是在空气中传播的声音。
空气中的声波是在声源激励下产生的一系列纵向压缩和膨胀交互的波动。
在微观上看声波是靠分子热运动传递的，在宏观上看声波是靠空气的弹性传递的。
在空气中传播的声波是压缩和膨胀交替的压力脉动，或者叫压力波。
人的耳朵能感受到的是振动，如果压力是一直上升或者一直下降的，人是听不到声音的。
如图2所示的直管道，左侧活塞振动频率够快时，在右侧可以听到声音。
如果活塞以比声音还快的速度突然向右动一下，则会发出一道激波，人会听到很响的一声。
如果活塞以比声音还快的速度突然向左动一下，则会发出一道膨胀波，这个膨胀波在向右传播过程中会散开，到人的耳朵时不像压缩波那么强。
激波是一种强扰动波，体现为压力的阶跃，其传播速度比声音的的速度大，一般较弱的压力扰动传播的速度，不论其频率如何，速度都一样，即声速。
所以，流体中的声速不但代表了声音的传播速度，还代表了流体中局部压力变化传播的速度。
图2 压力变化在管道中的传递声速的推导图3 几种理想化的简单压力波一般的流动中，影响流体速度的力有重力、压力和摩擦力三种。
对于气体来说，重力经常可以忽略，且摩擦力比正压力小得多，所以流速变化主要受压力变化的影响。
显然，某处压力的变化会以多快的速度传递到另一处，是流动问题中的关键问题。
不考虑超声速情况，一般流动中这个压力传播速度就是声速。
下面我们就来推导声速的关系式。
