李景艳，叶 庆

(1.武汉纺织大学 数理科学学院，湖北 武汉 430074；2.武汉纺织大学 电子与电气工程学院，湖北 武汉 430074)

2020年11月28日我国首台全海深载人潜水器“奋斗者”号完成任务，顺利返航。水声通信是“奋斗者”号与母船之间沟通的唯一桥梁，同时，潜航员仅用了半小时便成功取回了此前布放在万米海底的3个水下取样器，成功实现“海底捞针”。水声通信是超声波使用的一种非常重要的手段，同时，超声波还被用于医学检测；倒车报警；超声波清洗和焊接等领域。

声波是一种非电学量，而将这一非电学量用电的方法来进行测量，就必须用到一种声电转换的仪器，本实验是用压电换能器来实现超声波的发射和接收的转换的。压电换能器是由压电陶瓷片和轻重两种金属组成，通常也称为压电陶瓷超声波换能器。这里的陶瓷片是由一种多晶结构的压电材料组成，在一定温度下经过极化处理后，具有压电换能效应。

1 实验原理及仪器

声波的传播速度v与声波的频率f和波长λ的关系如下：

v=f·λ

(1)

式中，频率f取决于产生超声波的波源，由加在压电换能器上的信号源控制，频率可直接从仪器上读出。当实验测得在此频率下的波长λ后，由(1)式即可求出声速。

一个振动系统，当激励频率接近系统固有频率时，系统的振幅达到最大，成为共振。所以，当信号发生器的频率等于发射器S1的固有频率时，产生共振，此时振幅达到最大。记录此时共振频率，如若测得此时的波长，即可得超声波波速。……