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。 实验原理 由波动理论得知，声波的传播速度v与声波HYPERLINK /view/30964.htm频率 和HYPERLINK /view/45341.htm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HYPERLINK /view/1520474.htm电信号发生器的振荡频率读出，波长则可用共振法和HYPERLINK /view/132570.htm相位HYPERLINK /view/281901.htm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HYPERLINK /view/10954.htm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HYPERLINK /view/913553.htm钛酸铅制成。在压电陶瓷片的两个底面加上HYPERLINK /view/295487.htm正弦HYPERLINK /view/8577589.htm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HYPERLINK /view/263783.htm声压的作用下把声波信号转化为HYPERLINK /view/1520474.htm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HYPERLINK /view/1520474.htm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HYPERLINK /view/1520474.htm电信号供观察。其中S1是固定的，而S2可以左右移动。 共振法测量波长 由HYPERLINK /view/84796.htm声源S1发出的声波，经介质（空气）传播到S2，S2在接收声波信号的同时反射部分声波信号。如果接收面（S2)与发射面（S1）严格平行，HYPERLINK /view/3822316.htm入射波即在接收面上垂直反射，入射波与HYPERLINK /view/1053909.htm反射波相干涉形成HYPERLINK /view/166374.htm驻波。反射面处是位移的HYPERLINK /view/749737.htm波节，声压的HYPERLINK /view/749734.htm波腹。改变接收器与发射源之间的距离 ，在一系列特定的距离上，空气中出现稳定的HYPERLINK /view/166374.htm驻波HYPERLINK /view/2883795.htm共振现象。此时 等于半波过压电转换，产生的电信号的电压值也最大（示波器显示波形的HYPERLINK /view/1146638.htm幅值最大）。因此，若保持频率不变，通过测量相邻两次接收信号达到极大值时接收面之间的距离 ，即可得到该波的波长 ，并用 计算出声速。 相位比较法测量波长 声源S1发出声波后，在其周围形成HY