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声速的测定实验报告

声速的测定实验报告
声速的测定实验报告

声速的测定实验报告

1、实验目的

(1)学会用驻波法和相位法测量声波在空气中传播速度。 (2)进一步掌握示波器、低频信号发生器的使用方法。 (3)学会用逐差法处理数据。

2、实验仪器

超声声速测定仪、低频信号发生器DF1027B 、示波器ST16B 。

3、实验原理

3.1 实验原理

声速V 、频率f 和波长λ之间的关系式为λf V =。如果能用实验方法测量声波的频率f 和波长λ,即可求得声速V 。常用的测量声速的方法有以下两种。

3.2 实验方法

3.2.1 驻波共振法(简称驻波法)

S 1发出的超声波和S 2反射的超声波在它们之间的区域内相干涉而形成

驻波。当波源的频率和驻波系统的固有频率相等时,此驻波的振幅才达到最大值,此时的频率为共振频率。

驻波系统的固有频率不仅与系统的固有性质有关,还取决于边界条件,在声速实验中,S 1、S 2即为两边界,且必定是波节,其间可以有任意个波节,所以驻波的共振条件为:

Λ

Λ3,2,1,2

==n n

L λ

(1)

即当S 1和S 2之间的距离L 等于声波半波长的整数倍时,驻波系统处于共振状态,驻波振幅最大。在示波器上得到的信号幅度最大。当L 不满足(1)式时,驻波系统偏离共振状态,驻波振幅随之减小。

移动S 2,可以连续地改变L 的大小。由式(1)可知,任意两个相邻共振状态之间,即S 2所移过的距离为:

()

22

2

11λ

λ

λ

=

?

-+=-=?+n n L L L n n (2)

可见,示波器上信号幅度每一次周期性变化,相当于L 改变了2λ。此距离2λ

由超声声速测定仪上的游标卡尺测得,频率可由低频信号发生器上的频率计

读得,根据f V ?=λ,就可求出声速。

3.2.2 两个相互垂直谐振动的合成法(简称相位法)

在示波器荧光屏上就出现两个相互垂直的同频率的谐振动的合成图形——称为李沙如图形。其轨迹方程为:

()()φφφφ122122122

12

2-=--

???? ??+???? ??Sin Cos A A XY A Y A X (5)

在一般情况下,此李沙如图形为椭圆。当相位差012=-=?φφφ时,由(5)式,得

x

A A y 12=,即轨迹为一条处在于第一和第三象限的直线[参见图

16—

2(a)]。 当

2

12π

φφφ=

-=?时,得

1222

212

=+A y A x ,轨迹为以坐标轴为主轴的椭圆

当πφφφ=-=?12时,得x

A A y 12-=,轨迹为处于第二和第四象限的一条直线。

改变S 1和S 2之间的距离L ,相当于改变了发射波和接受波之间的相位差(φφφ12-=?),荧光屏上的图形也随之变化。显然,L 每变化半个波长(即

)

2

=

-=?+L L L n n ,位相差φ?就变化π。随着振动相位差从0→π的变化,李沙

如图形就按图16——2(a) →(b )→(c)变化。因此,每移动半个波长,就会重复出现斜率符号相反的直线。测得波长和频率f ,根据λf V =,就可计算出声速。

4、实验内容

(1) 熟悉声速测定仪

该仪器由支架、游标卡尺和两只超声压电换能器组成。两只超声压电换能器的位置分别与游标卡尺的主尺和游标相对定位,所以两只换能器相对位置距离的变化量可由游标卡尺直接读出。

两只超声压电换能器,一只为发射声波用(电声转换),一只为接收声波(声电转换),其结构完全相同。发射器的平面端面用以产生平面声波;接收器的平面端面则为声波的接收面和反射面。压电换能器产生的波具有平面性、单色性好以及方向性强的特点。同时可以控制频率在超声波范围内,使一般的音频对它没有干扰。

(2) 驻波法测量声速

1)按图接好线路,把换能器S 1引线插在低频信号发生器的“功率输出

孔”,把换能器S2接到示波器的“Y input”。

2)打开电源开关,把频率倍乘按钮×10K压入,调节幅度电位器,使数码显示屏读数5--8V电压,电压衰减按钮为20dB;波形选择为正弦波(弹出状态)。

3)压入示波器电源开关,把示波器Y衰减开关VOLTS/DIV置档,Y输入方式置AC位。扫描档TIME/DIV为20us,触发源(触发TRIG)选择“内同步INT”;触发方式为“自动”。

4)移动S2位置,目测S1与S2的距离为3cm左右,调整低频信号发生器的“频率调节”波段开关,调节频率微调电位器,使数码显示屏的频率读数为—范围。观察示波器,当屏幕的波形幅度最大时,说明换能器S1处于共振状态。记下频率f值(实验过程中,频率f不许改变,否则影响实验数据)。 5)示波器荧幕的波形若不在中央,可调节垂直或水平位移电位器;波形太小(可能不稳定)或太大,可调节Y增益电位器VARIABLE,使波形幅度适中。

6)注意:实验过程中不要用手触摸两个换能器,以免影响测量精确性。 7)向右稍移S2,并调整游标卡尺的微调螺丝,同时观察示波器上波形,使波形幅度最大,幅度如果超过屏幕,可调整Y增益VARIABLE,使波形满屏。记下S2的初始位置L0。

8 由近至远慢慢移动接收器S2,逐个记下九个幅度最大的位置(即Li

值)。

(3)相位法测声速

1)把示波器触发方式选择“外接”。

2)把示波器的“Y input”接超声波测速仪的接收器S2,示波器“X输入”联接到低频信号发生器的电压输出(不能接同步输出)。

3)把S2调回距S1大约3cm,移动接收换能器S2,调节游标卡尺微调螺丝,同时观察示波器的图形变化,使图形为“/”,记下S2初始位置L O。

4)由近至远,慢慢移动S2,并注意观察图形变化,逐下记下每发生一次半周期变化(即图形由“/”直线变到“\”直线)接收换能器S2的位置读数Li值,共测十个数据。

5)实验完毕,关掉电源,整理好仪器

5、实验参考数据

1)驻波法测量声速

共振频率f=

表1 驻波法测量波长的测量数据次序次序

1 6

2 7

3 8

4 9

5 10

逐差法处理表1数据

标准偏差

=

-

-+

+-

=

5

1

2

5

51

1

i

L

L

L

L i

i

i

I

v

n

S

=mm

合成不确定度为

频率f不确定度

)

(2.0

3

346

.0

3Z

mf

f

H u=

=

?

=

声速V的相对不确定度

声速的计算

声速V不确定度为

室温时声速结果表达式:

2)相位法测量声速

参考驻波法。

6.结论:1)实验测量结果与理论值接近,是误差允许范围。2)相位法测量优于驻波法测量。

7.误差分析:1)共振频率的不稳定。2)换能器的不完全平行。3)示波器上振幅极大值的不稳。4)随着换能器的距离的增加能量会有减弱。5)测量时会含有回程差。

声速测量实验报告

大学物理实验课教案 俸永格(136********) 教学题目:声速的测量 教学对象:10级电子信息班、10动医学班、10级农机班、10级植保班。授课地点:海南大学基础实验楼2610室。 教学重点:让学生了解测量超声波在媒介中传播速度的实验设计思想和实验方法。 教学难点:让学生熟练掌握双踪示波器、SV5/7测试仪、SV8信号源的协调使用并完成两正交信号相位差的多次测量。 一实验目的: (1)加深对驻波及振动合成等理论知识的理解, (2)掌握用驻波法、相位法测定超声波在媒介中的传播速度, (3)了解压电换能器的工作原理,进一步熟悉示波器的使用方法提高运用示波器观测物理参数的综合运用能力。 二实验仪器: GW-680双踪示波器一台,SV8信号发生器一台,SV7测试仪一台,同轴电缆若干。 三实验原理 声波是一种在弹性媒质中传播的纵波。对超声波(频率超过2×104Hz的声波)传播速度的测量在国防工业、工业生产、军事科学与医疗卫生各领域都具有重大的现实意义。实验室常用驻波法和相位法进行测量。 (一)驻波法测量声速基本原理 如图所示为两列同频率、同振幅、振动方向平行且相向传波的机械波在媒介中形成的驻波波形,其波腹间距与波节间距均为半个波长。通过对波腹(节)

间距X的测量便可实现对波长λ的间接测量,结合对驻波谐振频率f的测量便可间接求算声波的传播速度v。 v = λ×f λ=2X v = 2X×f 原理图示1(驻波法原理图) (二)相位法测量声速基本原理 请同学们自行完成!要求体现以下两个方面的内容! (1)简谐振动正交合成的基本原理, (2)利用李萨如图形的相位差特点间接测量声速的基本原理。 四实验内容与步骤 (一)驻波法测声速 实验连线图示1(驻波法) (1)了解测试仪的基本结构,调节两个换能器的间距5cm左右。 (2)初始化示波器面板获得扫描线。 (3)按图示1正确连线,将示波器的扫描灵敏度与通道1垂直灵敏度旋钮分别调至适当档位,缓慢顺时针方向转动换能器平移鼓轮至驻波波腹位置

声速的测定实验报告

声速的测定实验报告 1、实验目的 (1)学会用驻波法和相位法测量声波在空气中传播速度。 (2)进一步掌握示波器、低频信号发生器的使用方法。 (3)学会用逐差法处理数据。 2、实验仪器 超声声速测定仪、低频信号发生器DF1027B 、示波器ST16B 。 3、实验原理 3.1 实验原理 声速V 、频率f 和波长λ之间的关系式为λf V =。如果能用实验方法测量声波的频率f 和波长λ,即可求得声速V 。常用的测量声速的方法有以下两种。 3.2 实验方法 3.2.1 驻波共振法(简称驻波法) S 1发出的超声波和S 2反射的超声波在它们之间的区域内相干涉而形成驻波。当波源的 频率和驻波系统的固有频率相等时,此驻波的振幅才达到最大值,此时的频率为共振频率。 驻波系统的固有频率不仅与系统的固有性质有关,还取决于边界条件,在声速实验中, S 1、S 2即为两边界,且必定是波节,其间可以有任意个波节,所以驻波的共振条件为: Λ Λ3,2,1,2 ==n n L λ (1) 即当S 1和S 2之间的距离L 等于声波半波长的整数倍时,驻波系统处于共振状态,驻波振幅最大。在示波器上得到的信号幅度最大。当L 不满足(1)式时,驻波系统偏离共振状态,驻波振幅随之减小。 移动S 2,可以连续地改变L 的大小。由式(1)可知,任意两个相邻共振状态之间,即 S 2所移过的距离为: () 22 2 11λ λ λ = ? -+=-=?+n n L L L n n (2) 可见,示波器上信号幅度每一次周期性变化,相当于L 改变了2λ。此距离2λ 可由超声声速测定仪上的游标卡尺测得,频率可由低频信号发生器上的频率计读得,根据f V ?=λ,就 可求出声速。 3.2.2 两个相互垂直谐振动的合成法(简称相位法) 在示波器荧光屏上就出现两个相互垂直的同频率的谐振动的合成图形——称为李沙如图形。其轨迹方程为: ()()φφφφ122122122 12 2-=-- ???? ??+???? ??Sin Cos A A XY A Y A X (5) 在一般情况下,此李沙如图形为椭圆。当相位差 12=-=?φφφ时,由(5)式,得 x A A y 12=,即轨迹为一条处在于第一和第三象限的直线[参见图16—2(a)]。

声速测定实验报告

【实验目的】 1.了解压电换能器的功能,加深对驻波及振动合成等理论知识的理解。 2.学习用共振干涉法、相位比较法和时差法测定超声波的传播速度。 3.通过用时差法对多种介质的测量,了解声纳技术的原理及其重要的实用意义。 【实验原理】 在波动过程中波速V 、波长λ和频率f 之间存在着下列关系:λ?=f V ,实验中可通过测定声波的波长λ和频率f 来求得声速V 。常用的方法有共振干涉法与相位比较法。 声波传播的距离L 与传播的时间t 存在下列关系:t V L ?= ,只要测出L 和t 就可测出声波传播的速度V ,这就是时差法测量声速的原理。 1.共振干涉法(驻波法)测量声速的原理: 当二束幅度相同,方向相反的声波相交时,产生干涉现象,出现驻波。对于波束1:)/X 2t cos(A F 1λ?π-ω?=、波束2:()λ?π+ω?=/X 2t cos A F 2,当它们相交会时,叠加后的波形成波束3:()t cos /X 2cos A 2F 3ω?λ?π?=,这里ω为声波的角频率,t 为经过的时间,X 为经过的距离。由此可见,叠加后的声波幅度,随距离按()λ?π/X 2cos 变化。如图28.1所示。 压电瓷换能器1S 作为声波发射器,它由信号源供给频率为数千周的交流电信号,由逆压电效应发出一平面超声波;而换能器2S 则作为声波的接收器,正压电效应将接收到的声压转换成电信号,该信号输入示波器,我们在示波器上可看到一组由声压信号产生的正弦波形。声源1S 发出的声波,经介质传播到2S ,在接收声波信号的同时反射部分声波信号,如果接收面(2S )与发射面(1S )严格平行,入射波即在接收面上垂直反射,入射波与发射波相干涉形成驻波。我们在示波器上观察到的实际上是这两个相干波合成后在声波接收器2S 处的振动情况。移动2S 位置(即改变1S 与2S 之间的距离),你从示波器显示上会发现当2S 在某些位置时振幅有最小值或最大值。根据波的干涉理论可以知道:任何二相邻的振幅最

声速测量实验报告

声速测量实验报告 【实验目的】 1.学会测量超声波在空气中的传播速度的方法。 2.理解驻波和振动合成理论。 3.学会用逐差法进行数据处理。 4.了解压电换能器的功能和培养综合使用仪器的能力。 【实验仪器】 信号发生器、双踪示波器、声速测定仪。 【实验原理】 声波的传播速度v与声波频率f和波长的关系为: 可见,只要测出声波的频率f和波长 ,即可求出声速。f可由声源的振动频率得到,因此,实验的关键就是如何测定声波波长。 根据超声波的特点,实验中可以采用驻波法和相位法测出超声波的波长。 1. 驻波法(共振干涉法) 如右图所示,实验时将信号发生器输出的 正弦电压信号接到发射超声换能器上,超声发 射换能器通过电声转换,将电压信号变为超声 波,以超声波形式发射出去。接收换能器通过 声电转换,将声波信号变为电压信号后,送入示波器观察。 由声波传播理论可知,从发射换能器发出一定频率的平面声波,经过空气传播,到达接收换能器。如果接收面和发射面严格平行,即入射波在接收面上垂直反射,入射波与反射波相互干涉形成驻波。此时,两换能器之间的距离恰好等于其声波半波长的整数倍。在声驻波中,波腹处声压(空气中由于声扰动而引起的超出静态大气压强的那部分压强)最小,而波节处声压最大。当接收换能器的反射界面处为波节时,声压效应最大,经接收器转换成电信号后从示波器上观察到的电压信号幅值也是极大值,所以可从接收换能器端面声压的变化来判断超声波驻波是否形成。 移动卡尺游标,改变两只换能器端面的距离,在一系列特定的距离上,媒质中将出现稳定的驻波共振现象,此时,两换能器间的距离等于半波长的整数倍,只要我们监测接收换能器输出电压幅度的变化,记录下相邻两次出现最大电压数值时(即接收器位于

声速测量实验报告.doc

声速测量实验报告 只有通过实验才能知道结果,那么,下面是我给大家整理收集的声速测量实验报告,供大家阅读参考。 声速测量实验报告1 实验目的:测量声音在空气中的传播速度。 实验器材:温度计、卷尺、秒表。 实验地点:平遥县状元桥东。 实验人员:爱物学理小组 实验分工:张x——测量时间 张x——发声 贾x——测温 实验过程: 1 测量一段开阔地长; 2 测量人在两端准备; 3 计时员挥手致意,发声人准备发声; 4 发生人向上举手,同时发声,计时员计时(看到举手始,听到声音止) 5 多测几次,记录数据。 实验结果: 时间17∶30 温度21℃

发声时间 0.26″ 发声距离 93m 实验结论:在21℃空气中,声音传播速度为357.69m/s. 实验反思:有一定误差,卡表不够准确。 声速测量实验报告2 一实验目的: (1)加深对驻波及振动合成等理论知识的理解, (2)掌握用驻波法、相位法测定超声波在媒介中的传播速度, (3)了解压电换能器的工作原理,进一步熟悉示波器的使用方法提高运用示波器观测物理参数的综合运用能力。 二实验仪器: 双踪示波器一台,信号发生器一台,测试仪一台,同轴电缆若干。 三实验原理 声波是一种在弹性媒质中传播的纵波。对超声波(频率超过2×10Hz 的声波)传播速度的测量在国防工业、工业生产、军事科学与医疗卫生各领域都具有重大的现实意义。实验室常用驻波法和相位法进行测量。 (一)驻波法测量声速基本原理 如图所示为两列同频率、同振幅、振动方向平行且相向传波的机械波在媒介中形成的驻波波形,其波腹间距与波节间距均为半个波长。通过对波腹(节)间距X的测量便可实现对波长λ的间接测量,结合对驻波谐振频率f的测量便可间接求算声波的传播速度v。 v = λ × f λ=2X v = 2X × f

超声波测声速实验报告

实验名称:超声波测声速实验报告 一、实验目的 (1)、了解超声波的发射和接收方法。 (2)、加深对振动合成、波动干涉等理论知识的理解。 (3)、掌握用干涉法和相位法测声速。 二、实验原理 由波动理论可知,波速与波长、频率有如下关系:v = f λ,只要知道频率和波长就可以求出波速。本实验通过低频信号发生器控制换能器,信号发生器的输出频率就是声波频率。声波的波长用驻波法(共振干涉法)和行波法(相位比较法)测量。下图是超声波测声速实验装置图。 驻波法测波长:由声源发出的平面波经前方的平面反射后,入射波与发射波叠加,它们波动方程分别是: 叠加后合成波为:

的各点振幅最大,称为波腹,对应的位置: ( n =0,1,2,3……) 的各点振幅最小,称为波节,对应的位置: ( n =0,1,2,3……) 因此只要测得相邻两波腹(或波节)的位置Xn、Xn-1即可得波长。 相位比较法测波长:从换能器S1发出的超声波到达接收器S2,所以在同一时刻S1与S2处的波有一相位差:φ=2∏x/λ,其中λ是波长,x为S1和S2之间距离)。因为x改变一个波长时,相位差就改变2∏。利用李萨如图形就可以测得超声波的波长。 三、实验仪器 超声声速测定仪:主要部件是两个压电陶瓷换能器和一个游标卡尺。函数信号发生器:提供一定频率的信号,使之等于系统的谐振频率。示波器:示波器的x, y轴输入各接一个换能器,改变两个换能器之间的距离会影响示波器上的李萨如图形。并由此可测得当前频率下声波的波长,结合频率,可以求得空气中的声速。 四、实验内容

1.调整仪器使系统处于最佳工作状态。 2.用驻波法(共振干涉法)测波长和声速。 3.用相位比较法测波长和声速。 五、实验数据及处理: f=34kHz; Vp-p=5V; L=3.976cm; 六、实验结论: 波长λ=1.0612cm; 由此声速经测算为v=(354±3)m/s; U=0.8% 七、思考题: 1.固定距离,改变频率,以求声速。是否可行? 答:不行,由“v = f λ”,距离一定后使得波长无法计算。 2.各种气体中的声速是否相同?为什么? 答:不同,因为不同气体的密度不同,声波在不同介质中波长改变,根据公式可得结论。 如有侵权请联系告知删除,感谢你们的配合!

大学物理实验报告_声速的测量

实 验 报 告 声速的测量 【实验目的】 1.学会用共振干涉法、相位比较法以及时差法测量介质中的声速 2.学会用逐差法进行数据处理; 3.了解声速与介质参数的关系。 【实验原理】 由于超声波具有波长短,易于定向发射、易被反射等优点。在超声波段进行 声速测量的优点还在于超声波的波长短,可以在短距离较精确的测出声速。 超声波的发射和接收一般通过电磁振动与机械振动的相互转换来实现,最常 见的方法是利用压电效应和磁致伸缩效应来实现的。本实验采用的是压电陶瓷制 成的换能器(探头),这种压电陶瓷可以在机械振动与交流电压之间双向换能。 声波的传播速度与其频率和波长的关系为:v f λ=? (1) 由(1)式可知,测得声波的频率和波长,就可以得到声速。同样,传播速度亦可用 /v L t = (2) 表 示,若测得声波传播所经过的距离L 和传播时间t ,也可获得声速。 1. 共振干涉法 实验装置如图1所示,图中和为压电晶体换能器,作为声波源,它被低频信号发生器输出的交流电信号激励后,由于逆压电效应发生受迫振动,并向空气中

定向发出以近似的平面声波;为超声波接收器,声波传至它的接收面上时,再被反射。当和的表面近似平行时,声波就在两个平面间来回反射,当两个平面间距L为半波长的整倍数,即 (3) 时,发出的声波与其反射声波的相位在处差(n=1,2 ……),因此形成共振。 因为接收器的表面振动位移可以忽略,所以对位移来说是波节,对声压来说是波腹。本实验测量的是声压,所以当形成共振时,接收器的输出会出现明显增大。从示波器上观察到的电信号幅值也是极大值(参见图2)。 图中各极大之间的距离均为,由于散射和其他损耗,各级大致幅值随距离增大而逐渐减小。我们只要测出各极大值对应的接收器的位置,就可测出波长。由信号源读出超声波的频率值后,即可由公式(1)求得声速。

声速的测量实验报告

声速的测量实验报告 声速的测量实验报告 1 实验目的:测量声音在空气中的传播速度。 实验器材:温度计、卷尺、秒表。 实验地点:平遥县状元桥东。 实验人员:爱物学理小组 实验分工:张灏、成立敬测量时间 张海涛发声 贾兴藩测温 实验过程: 1 测量一段开阔地长; 2 测量人在两端准备; 3 计时员挥手致意,发声人准备发声; 4 发生人向上举手,同时发声,计时员计时(看到举手始,听到声音止) 5 多测几次,记录数据。 实验结果: 时间 17∶30 温度 21℃ 发声时间 0.26 发声距离 93m 实验结论:在21℃空气中,声音传播速度为357.69m/s. 实验反思:有一定误差,卡表不够准确。

声速的测量实验报告2 实验目的: 1)探究影响声速的因素,超声波产生和接收的原理。 2)学习、掌握空气中声速的测量方法 3)了解、实践液体、固体中的声速测量方法。 4)三种声速测量方法作初步的比较研究。 实验仪器: 1)超声波发射器 2)超声波探测器 3)平移与位置显示部件。 4)信号发生器: 5)示波器 实验原理: 1)空气中: a.在理想气体中声波的传播速度为 v88 (式中8088cp cV (1) 称为质量热容比,也称比热[容]比,它是气体的质 量定压热容cp与质量定容热容cV的比值;M 是气体的摩尔质量,T是绝对温度,R=8.314472(11.710-6)Jmol-1K-1为摩尔气体常量。) 标准干燥空气的平均摩尔质量为Mst =28.9668710-3kg/mol b.在标准状态下(T088273.15 K,p88101.388kPa),干燥空气中的声速 为v0=331.5m/s。在室温t℃下,干燥空气中的声速为 v88v0 (2)

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声速的测量实验报告 不会写声速的测量实验报告的朋友,下面请看我给大家整理收集的声速的测量实验报告,仅供参考。 声速的测量实验报告1 实验目的:测量声音在空气中的传播速度。 实验器材:温度计、卷尺、秒表。 实验地点:平遥县状元桥东。 实验人员:爱物学理小组 实验分工:张灏、成立敬——测量时间 张海涛——发声 贾兴藩——测温 实验过程: 1 测量一段开阔地长; 2 测量人在两端准备; 3 计时员挥手致意,发声人准备发声; 4 发生人向上举手,同时发声,计时员计时(看到举手始,听到声音止) 5 多测几次,记录数据。 实验结果: 时间17∶30 温度21℃

发声时间 0.26″ 发声距离 93m 实验结论:在21℃空气中,声音传播速度为357.69m/s. 实验反思:有一定误差,卡表不够准确。 声速的测量实验报告2 实验目的: 1)探究影响声速的因素,超声波产生和接收的原理。 2)学习、掌握空气中声速的测量方法 3)了解、实践液体、固体中的声速测量方法。 4)三种声速测量方法作初步的比较研究。 实验仪器: 1)超声波发射器 2)超声波探测器 3)平移与位置显示部件。 4)信号发生器: 5)示波器 实验原理: 1)空气中: a.在理想气体中声波的传播速度为 v88 (式中8088cp cV (1) 称为质量热容比,也称"比热[容]比",它是气体的质 量定压热容cp与质量定容热容cV的比值;M 是气体的摩尔质量,T 是绝对温度,R=8.314472(1±1.7×10-6)Jmol-1K-1为摩尔气体常量。)

标准干燥空气的平均摩尔质量为Mst =28.966�8�710-3kg/mol b.在标准状态下 (T0�8�8273.15 K,p�8�8101.3�8�8kPa),干燥空气中的声速 为v0=331.5m/s。在室温t℃下,干燥空气中的声速为 v88v0 (2) (T0=273.15K) c.然而实际空气总会有一些水蒸气。当空气中的相对湿度为r时,若气温为t℃时饱和蒸气压为pS,则水汽分压为rps。经过对空气平均摩尔质量 M 和质量热容比8�0 的修正,在温度为t、相对湿度为r 的空气中,声速为 (在北京大气压可近似取p�8�4 101kPa;相对湿度r 可从干湿温度计上读出。温度t℃时的饱和水汽压ps可用 lgps�8�810.286�8�2 d.式(3)的计算结果与实际的超声声速真值可能有一定偏差。 引起偏差的原因有: ~状态参量的测量误差 ~理想气体理论公式的近似性 实验方法: A. 脉冲法:利用声波传播时间与传播距离计算声速 实验中用脉冲法测量,具体测量从脉冲声源(声发射器)到声探测器

大物实验报告声速测定(DOC)

声速测定 引言:本实验使用了超声声速测定仪、低频信号发生器(DF1027B)、示波器 (ST16B)设计了共振干涉法、相位比较法、时差法来进行超声速的测定,并对实验数据进行处理、分析,最终得出声速,并与理论值进行比较。 关键词:声速测定。 Abstract:This experiment uses the ultrasonic velocity measurement instrument (DF1027B), low frequency signal generator, oscilloscope (ST16B) design the resonance interferometry, phase comparison method, the time difference method for supersonic were measured, and the experimental data processing and analysis, finally obtains the speed of sound, and compared with the theoretical value. 一、实验目的 1、了解超声波换能器的工作原理和功能; 2、学习不同方法测定声速的原理和技术; 3、熟悉测定仪和示波器的调节和使用; 4、测定声速在空气中的传播速度。 二、仪器设备 ZKY_SS超声声速测定仪、低频信号发生器、示波器。 三、实验原理 由波动理论得知,声波的传播速度v与声波频率和波长之间的关系为。所以只要测出声波的频率和波长,就可以求出声速。其中声波频率可由产生声波的电信号发生器的振荡频率读出,波长则可用共振法和相位比较法进行测量。时差法可通过测量某一定间隔距离声音传播的时间来测量声波的传播速度。 压电陶瓷换能器 本实验采用压电陶瓷换能器来实现声压和电压之间的转换。它主要由压电陶瓷环片、轻金属铅(做成喇叭形状,增加辐射面积)和重金属(如铁)组成。压电陶瓷片由多晶体结构的压电材料锆钛酸铅制成。在压电陶瓷片的两个底面加上正弦交变电压,它就会按正弦规律发生纵向伸缩,从而发出超声波。同样压电陶瓷可以在声压的作用下把声波信号转化为电信号。压电陶瓷换能器在声—电转化过程中信号频率保持不变。 如图1所示,S1作为声波发射器,它把电信号转化为声波信号向空间发射。S2是信号接收器,它把接收到的声波信号转化为电信号供观察。其中S1是固定的,而S2可以左右移动。

《声速测量》实验报告

《声速测量》实验预习报告 一、 实验原理 1. 理论计算 理想气体中声波的传播速度为 M RT v γ= 其中,γ为比热容比,M是气体的摩尔质量,T是绝对温度,R=8.31441J/(mol ·K) 在室温t 下,干燥空气中的声速为 01T t v v + = 其中,s m v /5.3310=,K T 15.2730=。 但实际中空气并不是干燥的,所以修正的结果为 ??? ? ? ?+???? ? ?+=p rp T t v s 31.0115.3310 其中,r 为相对湿度,p s 为饱和蒸汽压,Pa p 510013.1?=。 2. 实验方法 由于λf v =,故只要测出频率和波长,就可以求出声速。 其中,声波频率由声源振动频率得到,再用相位法测得波长即可。波可以看成是相位的传播。沿传播方向上的任意两点,只要他们的振动状态相同,即同相或者相位差为2π的整数倍,

这时两点间的距离应等于波长λ的整数倍,即λn l=。 当在发射器的声波中沿传播方向移动接受器时,总可以找到一 个位置,使得接受器接受到的电信号和发射器的激励电信号同 相。继续移动接受器,知道接受的信号再一次和激励电信号同 相的时候,移过的距离必然等于声波的波长。利用利萨如图形 在两个电信号同相或反相时椭圆退化为友斜或左斜直线即可 判断。 二、实验步骤 1.连接电路。函数信号发生器的输出与超声波发射器的输入端及示波器的通道1相连;超声波接受器的输出端和示波器的 通道2相连。函数信号发生器置于正弦波输出,频率置于100kHz 档,输出幅度调到峰值10V左右。 2.用示波器观察加在声波发射器上的电信号和超声波接受器输出的电信号。先将函数信号发生器的频率调节到40kHz左右,然后细调频率,使接受器输出信号最大,记下此频率,即超声 波频率。实验过程中若有改变,记下最大最小值,最后取平均 值。 3.用相位法测波长。利用利萨如图找出同相点,每遇到一个同相点就测一次接受器的位置x,连续测20个,并用逐差法处 理。得到波长的平均值。计算声速。 4.在测量开始和结束时,先后记录室温t1和t2,以及相对湿

声速测量实验报告

一、实验项目名称:声速测量 二、实验目的: 1.学会测量超声波在空气中传播速度的方法。 2.理解驻波和振动合成理论。 3.学会逐差法进行数据整理。 4.了解压电换能器的功能和培养综合使用仪器的能力。 三、实验原理: 1. 声波在空气中的传播速度: 在标况下,干燥空气中的声速为v=331.5m/s,T=273.15K。室温t℃时,干燥空气的声速为v=v。(1+t/T。)^(1/2) 2. 测量声速的实验方法:v=fλ式中,v声速,f声源震动频率,波长。 I.相位法 波是震动状态的传播,即相位的传播。若超声波发生器发出的声波是平面波,当接受器端面垂直于波的传播方向时,其端面上各点都具有相同的相位。沿传播方向移动接收器时,总可以找到一个位置使得接受到的信号与发射器的激励电信号同相。继续移动接受器,直到找到的信号再一次与发射器的激励电信号同相时,移过的这段距离就等于声波的波长。 需要说明的是,在实际操作中,用示波器测定电信号时,由于换能器振动的传递或放大电路的相移,接受器端面处的声波与声源并不同相,总是有一定的相位差。为了判断相位差并测量波

长,可以利用双踪示波器直接比较发射器的信号和接收器的信号,进而沿声波传播方向移动接收器寻找同相点来测量波长;也可以利用李萨如图形寻找同相或反相时椭圆退化成直线的点。 II.驻波法 按照波动理论,超声波发生器发出的平面声波经介质到接收器,若接收面与发射面平行,声波在接收面处就会被垂直反射,于是平面声波在两端面间来回反射并叠加。当接收端面与当接受端面与发射头间的距离恰好等于半波长的整数倍时,叠加后的波就形成驻波。此时相邻两波节(或波腹)间的距离等于半个波长(即)。当发生器的激励频率等于驻波系统的固有频率(本实验中压电陶瓷的固有频率)时,会产生驻波共振,波腹处的振幅达到最大值。 声波是一种纵波。由纵波的性质可以证明,驻波波节处的声压最大。当发生共振时,接收端面处为一波节,接收到的声压最大,转换成的电信号也最强。移动接收器到某个共振位置时,示波器上又会出现了最强的信号,继续移动接收器到某个共振位置,再次出现最强的信号,则两次共振位置之间距离为λ/2。四、实验仪器: 声速测试仪、信号发生器、示波器。 五、实验内容及步骤: 用驻波法测声速 (1)按图连接电路,将信号发生器的输出端与声速仪的输出

声速测定实验报告

【实验目的】 1.了解压电换能器的功能,加深对驻波及振动合成等理论知识的理解。 2.学习用共振干涉法、相位比较法和时差法测定超声波的传播速度。 3.通过用时差法对多种介质的测量,了解声纳技术的原理及其重要的实用意义。 【实验原理】 在波动过程中波速V 、波长λ和频率f 之间存在着下列关系:λ?=f V ,实验中可通过测定声波的波长λ和频率f 来求得声速V 。常用的方法有共振干涉法与相位比较法。 声波传播的距离L 与传播的时间t 存在下列关系:t V L ?= ,只要测出L 和t 就可测出声波传播的速度V ,这就是时差法测量声速的原理。 1.共振干涉法(驻波法)测量声速的原理: 当二束幅度相同,方向相反的声波相交时,产生干涉现象,出现驻波。对于波束1:)/X 2t cos(A F 1λ?π-ω?=、波束2:()λ?π+ω?=/X 2t cos A F 2,当它们相交会 时,叠加后的波形成波束3:()t cos /X 2cos A 2F 3ω?λ?π?=,这里ω为声波的角频率,t 为经过的时间,X 为经过的距离。由此可见,叠加后的声波幅度,随距离按 ()λ?π/X 2cos 变化。如图28.1所示。 压电陶瓷换能器1S 作为声波发射器,它由信号 源供给频率为数千周的交流电信号,由逆压电效应发出一平面超声波;而换能器2S 则作为声波的接收器,正压电效应将接收到的声压转换成电信号,该信号输入示波器,我们在示波器上可看到一组由声压信号产生的正弦波形。声源1S 发出的声波,经介质传播到2S ,在接收声波信号的同时反射部分声波信号,如果接收面(2S )与发射面(1S )严格平行,入射波即在接收面上垂直反射,入射波与发射波相干涉形成驻波。我们在示波器上观察到的实际上是这两个相干波合成后在声波接收器2S 处的振动情况。移动2S 位置(即改变1S 与2S 之间的距离),你从示波器显示上会发现当2S 在某些位置时振幅有最小值或最大值。根据波的干涉理论可以知道:任何二相邻的振幅最

声速测量实验报告

声速测量实验报告 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】

《声速测量》实验预习报告 一、 实验原理 1. 理论计算 理想气体中声波的传播速度为 M RT v γ= 其中,γ为比热容比,M是气体的摩尔质量,T是绝对温度,R=(mol ·K) 在室温t 下,干燥空气中的声速为 01T t v v + = 其中,s m v /5.3310=,K T 15.2730=。 但实际中空气并不是干燥的,所以修正的结果为 ??? ? ? ?+???? ? ?+=p rp T t v s 31.0115.3310 其中,r 为相对湿度,p s 为饱和蒸汽压,Pa p 510013.1?=。 2. 实验方法 由于λf v =,故只要测出频率和波长,就可以求出声速。 其中,声波频率由声源振动频率得到,再用相位法测得波长即可。波可以看成是相位的传播。沿传播方向上的任意两点,只要

他们的振动状态相同,即同相或者相位差为2π的整数倍,这时 两点间的距离应等于波长λ的整数倍,即λ n l=。 当在发射器的声波中沿传播方向移动接受器时,总可以找到一个 位置,使得接受器接受到的电信号和发射器的激励电信号同相。 继续移动接受器,知道接受的信号再一次和激励电信号同相的时 候,移过的距离必然等于声波的波长。利用利萨如图形在两个电 信号同相或反相时椭圆退化为友斜或左斜直线即可判断。 二、实验步骤 1.连接电路。函数信号发生器的输出与超声波发射器的输入端及示波器的通道1相连;超声波接受器的输出端和示波器的通道2相连。函数信号发生器置于正弦波输出,频率置于100kHz档,输 出幅度调到峰值10V左右。 2.用示波器观察加在声波发射器上的电信号和超声波接受器输出的电信号。先将函数信号发生器的频率调节到40kHz左右,然 后细调频率,使接受器输出信号最大,记下此频率,即超声波频 率。实验过程中若有改变,记下最大最小值,最后取平均值。 3.用相位法测波长。利用利萨如图找出同相点,每遇到一个同相点就测一次接受器的位置x,连续测20个,并用逐差法处理。 得到波长的平均值。计算声速。 4.在测量开始和结束时,先后记录室温t1和t2,以及相对湿度 r 1和r 2 ,并查出平均室温对应的饱和蒸汽压。若温度不是整数值,

实验报告--声速的测量

物理实验报告 姓名:专业:班级:学号: 实验日期:实验教室:指导教师: 一、【实验名称】超声波声速的测量 二、【实验目的】1、了解声速的测量原理 2、学习示波器的原理与使用 3、学习用逐差法处理数据 三、【仪器用具】1、SV-DH-3型声速测定仪段(资产编号) 2、双踪示波器(资产编号) 3、SVX-3型声速测定信号源(资产编号) 四、【仪器用具】 1.超声波与压电陶瓷换能器 频率20Hz-20kHz的机械振动在弹性介质中传播形成声波,高于20kHz称为超声波,超声波的传播速度就是声波的传播速度,而超声波具有波长短,易于定向发射等优点,声速实验所采用的声波频率一般都在20~60kHz之间。在此频率范围内,采用压电陶瓷换能器作为声波的发射器、接收器效果最佳。 图1 纵向换能器的结构简图 压电陶瓷换能器根据它的工作方式,分为纵向(振动)换能器、径向(振动)换能器及弯曲振动换能器。声速教学实验中所用的大多数采用纵向换能器。图1为纵向换能器的

结构简图。 2.共振干涉法(驻波法)测量声速 假设在无限声场中,仅有一个点声源S1(发射换能器)和一个接收平面(接收换能器S2)。当点声源发出声波后,在此声场中只有一个反射面(即接收换能器平面),并且只产生一次反射。 在上述假设条件下,发射波ξ1=Acos (ωt+2πx /λ)。在S2处产生反射,反射波ξ 2=A 1cos (ωt+2πx /λ),信号相位与ξ1相反,幅度A 1<A 。ξ1与ξ2在反射平面相交叠加, 合成波束ξ 3 ξ3=ξ1+ξ2=(A 1+A 2)cos (ωt-2πx /λ)+A 1cos (ωt+2πx /λ) =A 1cos(2πx /λ)cos ωt+A 2cos (ωt - 2πx /λ) 由此可见,合成后的波束ξ3在幅度上,具有随cos(2πx /λ)呈周期变化的特性,在 相位上,具有随(2πx /λ)呈周期变化的特性。 图4所示波形显示了叠加后的声波幅度,随距离按cos(2πx /λ)变化的特征。 图2 换能器间距与合成幅度 实验装置按图7所示,图中S1和S2为压电陶瓷换能器。S1作为声波发射器,它由信号源供给频率为数十千赫的交流电信号,由逆压电效应发出一平面超声波;而S2则作为声波的接收器,压电效应将接收到的声压转换成电信号。将它输入示波器,我们就可看到一组由声压信号产生的正弦波形。由于S2在接收声波的同时还能反射一部分超声波,接收的声波、发射的声波振幅虽有差异,但二者周期相同且在同一线上沿相反方向传播,二者在S1和S2区域内产生了波的干涉,形成驻波。我们在示波器上观察到的实际上是这两个相干波合成后在声波接收器S2处的振动情况。移动S2位置(即改变S1和S2之间的距离),你从示波器显示上会发现,当S2在某此位置时振幅有最小值。根据波的干涉理论可以知道:任何二相邻的振幅最大值的位置之间(或二相邻的振幅最小值的位置之间)的距离均为λ/ 2 。发射换能器与接收换能器之间的距离

实验报告_声速的测量

实验名称:_______声速的测量___________ (总分:100) 实验者:_王雨轩____, 学号:____201900140139___________, 实验日期:____2020年7月5日______ 校区:____青岛校区_______, 学院、专业:__生物科学________ 一、实验目的 1.学会用共振干涉法、相位比较法以及时差法测量介质中的声速 2.学会用逐差法进行数据处理; 3.了解声速与介质参数的关系。 二、实验仪器 示波器、信号发生器和声速仪。 三、实验原理 由于超声波具有波长短,易于定向发射、易被反射等优点。在超声波段进行声 速测量的优点还在于超声波的波长短,可以在短距离较精确的测出声速。 超声波的发射和接收一般通过电磁振动与机械振动的相互转换来实现,最常见 的方法是利用压电效应和磁致伸缩效应来实现的。本实验采用的是压电陶瓷制成的 换能器(探头),这种压电陶瓷可以在机械振动与交流电压之间双向换能。 声波的传播速度与其频率和波长的关系为:v f λ =? (1)由(1)式可知,测得声波 的频率和波长,就可以得到声速。同样,传播速度亦可用/ =(2)表示,若测得 v L t 声波传播所经过的距离L和传播时间t,也可获得声速。 1.驻波法(共振干涉法) 实验装置如图1所示,图中和为压电晶体换能器,作为声波源,它被低 频信号发生器输出的交流电信号激励后,由于逆压电效应发生受迫振动,并向空气 中定向发出以近似的平面声波;为超声波接收器,声波传至它的接收面上时,再 被反射。当和的表面近似平行时,声波就在两个平面间来回反射,当两个平面 间距L为半波长的整倍数,即 (3) 时,发出的声波与其反射声波的相位在处差(n=1,2 ……),因此形成共振。 因为接收器的表面振动位移可以忽略,所以对位移来说是波节,对声压来说 是波腹。本实验测量的是声压,所以当形成共振时,接收器的输出会出现明显增 大。从示波器上观察到的电信号幅值也是极大值(参见图2)。

实验报告-声速测量

实验报告:声速的测量

实验报告声速的测量 【实验项目】 1.用共振干涉法测量空气中的声速 2.用相位比较法测量空气中的声速 3.时差法测量介质中的声速; 4.用反射法测量挡板的距离 【实验仪器】 声速测量仪、FD-SV-D超声波测距综合试验仪、示波器 【实验原理】 由于超声波具有波长短,易于定向发射、易被反射等优点。在超声波段进行声速测量的优点还在于超声波的波长短,可以在短距离较精确的测出声速。超声波的发射和接收一般通过电磁振动与机械振动的相互转换来实现,最常见的方法是利用压电效应和磁致伸缩效应来实现的。本实验采用的是压电陶瓷制成的换能器(探头),这种压电陶瓷可以在机械振动与交流电压之间双向换能。 声波的传播速度v与其频率和波长的关系为: λ= (1) vf 由(1)式可知,测得声波的频率和波长,就可以得到声速。同样,传播速度亦可用 =(2) v L t / 表示,若测得声波传播所经过的距离L和传播时间t,也可获得声速。 1. 共振干涉法 实验装置如图1所示,图中S1和S2为压电晶体换能器,S1作为声波源,它被低频信号发生器输出的交流电信号激励后,由于逆压电效应发生受迫振动,并向空气中定向发出以近似的平面声波;S2为超声波接收器,声波传至它的接收面上时,再被反射。当S1和S2的表面近似平行时,声波就在两个平面间来回反射,当两个平面间距L为半波长的整倍数,即 L=nλ/2 n=0,1,2, (3) 时,S1发出的声波与其反射声波的相位在S1处差2nπ(n=1,2 ……),因此形成共振。 因为接收器S2的表面振动位移可以忽略,所以对位移来说是波节,对声压来说是波腹。本实验测量的是声压,所以当形成共振时,接收器的输出会出现明显增大。从示波器上观察到的电信号幅值也是极大值(参见图2)。 图中各极大之间的距离均为λ/2 ,由于散射和其他损耗,各级大致幅值随距离增大而逐渐减小。我们只要测出各极大值对应的接收器S2的位置,就可测出波长。由信号源读出超声波的频率值后,即可由公式(1)求得声速。

声速的测量实验报告

声速的测量实验报告 声速的测量实验报告一、实验名称:声速的测量二、实验目的 1.了解声速的测量原理; 2.掌握示波器和信号发生器的使用方法。 3.掌握逐差法处理数据三、实验仪器示波器,信号发生器、声速测量仪四、实验原理在弹性介质中,频率从20Hz到20kHz的振动所激起的机械波称为声波,高于20kHz,称为超声波,超声波的频率范围在之间。超声波的传播速度,就是声波的传播速度。超声波具有波长短,易于定向发射等优点,在超声波段进行声速测量比较方便。 由波动理论可知,波速与波长、频率有如下关系:,只要知道频率和波长就可以求出波速。本实验通过低频信号发生器控制换能器,信号发生器的输出频率就是声波频率。声波的波长用驻波法(共振干涉法)和行波法(相位比较法)测量。 图1:超声波测声速实验装置图图2:压电陶瓷换能器结构示意图压电陶瓷换能器(变压器)是利用极化后压电体的压电效应来实现电压输出的。其输入部分用正弦电压信号驱动,通过逆压电效应使其产生振动,振动波通过输入和输出部分的机械耦合到输出部分,输出部分再通过正压电效应产生电荷,实现压电体的电能-机械能-电能的两次变换,在压电变压器的谐振频率下获得最高输出电压。与电磁变压

器相比,这具有体积小,质量轻,功率密度高,效率高,耐击穿,耐高温,不怕燃烧,无电磁干扰和电磁噪声,且结构简单、便于制作、易批量生产,在某些领域成为电磁变压器的理想替代元件等优点。此类变压器用于开关转换器、笔记本电脑、氖灯驱动器等。 1.驻波法测波长由声源发出的平面波经前方的平面反射后,入射波与发射波叠加,它们波动方程分别是:叠加后合成波为:,求解可得各点振幅最大,称为波腹,对应的位置:各点振幅最小,称为波节,对应的位置:因此只要测得相邻两波腹(或波节)的位置、即可得波长。 2.相位比较法测波长从换能器发出的超声波到达接收器,所以在同一时刻与处的波有一相位差:其中l是波长,x为和之间距离)。因为x改变一个波长时,相位差就改变。利用李萨如图形就可以测得超声波的波长。图3:不同相位差对应的李萨如图型示例五、实验内容 1.调整仪器使系统处于最佳工作状态,换能器共振频率约为35KHz。 2.用驻波法(共振干涉法)测波长和声速。 3.用相位比较法测波长和声速。 注意事项 1.确保换能器和端面的平行。 2.信号发生器输出信号频率与压电换能器谐振频率保持一致。 六、数据处理学生姓名:姚佳俊学号:202031010818 指导老师:张怀作实验时间:2020年 5 月 2 日专业年级:石油工程2020级 1、选择合适的超声波频率信号发生器输出信号的频率(Hz) 36500.0 2、

实验报告--声速的测量

成都信息工程学院 物理实验报告 姓名: 石朝阳专业: 班级: 学号: 实验日期: 2007-9-5下午一段实验教室: 5107 指导教师: 一、【实验名称】超声波声速的测量 二、【实验目的】 1、了解声速的测量原理 2、学习示波器的原理与使用 3、学习用逐差法处理数据 三、【仪器用具】1、SV-DH-3型声速测定仪段 (资产编号) 2、双踪示波器 (资产编号) 3、SVX-3型声速测定信号源(资产编号) 四、【仪器用具】 1.超声波与压电陶瓷换能器 频率20Hz-20kHz的机械振动在弹性介质中传播形成声波,高于20kHz称为超声波,超声波的传播速度就是声波的传播速度,而超声波具有波长短,易于定向发射等优点,声速实验所采用的声波频率一般都在20,60kHz之间。在此频率范围内,采用压电陶瓷换能器作为声波的发射器、接收器效果最佳。 后盖反 压电陶瓷片头正负电图1 纵向换能器的结构简图 压电陶瓷换能器根据它的工作方式,分为纵向(振动)换能器、径向(振动)换能器及弯曲振动换能器。声速教学实验中所用的大多数采用纵向换能器。图1为纵向换能器的结构简图。 2.共振干涉法(驻波法)测量声速

假设在无限声场中,仅有一个点声源S1(发射换能器)和一个接收平面(接收换能器S2)。当点声源发出声波后,在此声场中只有一个反射面(即接收换能器平面),并且只产生一次反射。 在上述假设条件下,发射波ξ1=Acos(ωt+2πx /λ)。在S2处产生反射,反射波ξ2=A1cos(ωt+2πx /λ),信号相位与ξ1相反,幅度A1,A。ξ1与ξ2在反射平面相交叠加, 3 合成波束ξ ξ3=ξ1+ξ2=(A1+A2)cos(ωt-2πx /λ)+A1cos(ωt+2πx /λ) =A1cos(2πx /λ)cosωt+A2cos(ωt - 2πx /λ) 由此可见,合成后的波束ξ3在幅度上,具有随cos(2πx /λ)呈周期变化的特性,在相位上,具有随(2πx /λ)呈周期变化的特性。 图4所示波形显示了叠加后的声波幅度,随距离按cos(2πx /λ)变化的特征。 发射换能器与接收换能器之间的距离包络波 图2 换能器间距与合成幅度 实验装置按图7所示,图中S1和S2为压电陶瓷换能器。S1作为声波发射器,它由信号源供给频率为数十千赫的交流电信号,由逆压电效应发出一平面超声波;而S2则作为声波的接收器,压电效应将接收到的声压转换成电信号。将它输入示波器,我们就可看到一组由声压信号产生的正弦波形。由于S2在接收声波的同时还能反射一部分超声波,接收的声波、发射的声波振幅虽有差异,但二者周期相同且在同一线上沿相反方向传播,二者在S1和S2区域内产生了波的干涉,形成驻波。我们在示波器上观察到的实际上是这两个相干波合成后在声波接收器S2处的振动情况。移动S2位置(即改变S1和S2之间的距离), 你从示

声速的测定实验报告

声速的测定实验报告 1、实验目的 (1)学会用驻波法和相位法测量声波在空气中传播速度。 (2)进一步掌握示波器、低频信号发生器的使用方法。 (3)学会用逐差法处理数据。 2、实验仪器 超声声速测定仪、低频信号发生器DF1027B 、示波器ST16B 。 3、实验原理 3.1 实验原理 声速V 、频率f 和波长λ之间的关系式为λf V =。如果能用实验方法测量声波的频率f 和波长λ,即可求得声速V 。常用的测量声速的方法有以下两种。 3.2 实验方法 3.2.1 驻波共振法(简称驻波法) S 1发出的超声波和S 2反射的超声波在它们之间的区域内相干涉而形成 驻波。当波源的频率和驻波系统的固有频率相等时,此驻波的振幅才达到最大值,此时的频率为共振频率。 驻波系统的固有频率不仅与系统的固有性质有关,还取决于边界条件,在声速实验中,S 1、S 2即为两边界,且必定是波节,其间可以有任意个波节,所以驻波的共振条件为: Λ Λ3,2,1,2 ==n n L λ (1) 即当S 1和S 2之间的距离L 等于声波半波长的整数倍时,驻波系统处于共振状态,驻波振幅最大。在示波器上得到的信号幅度最大。当L 不满足(1)式时,驻波系统偏离共振状态,驻波振幅随之减小。 移动S 2,可以连续地改变L 的大小。由式(1)可知,任意两个相邻共振状态之间,即S 2所移过的距离为: () 22 2 11λ λ λ = ? -+=-=?+n n L L L n n (2) 可见,示波器上信号幅度每一次周期性变化,相当于L 改变了2λ。此距离2λ 可 由超声声速测定仪上的游标卡尺测得,频率可由低频信号发生器上的频率计

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