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实验名称:声速的测量
实验目的:了解超声波的产生、发射和接收的方法，用干涉法（驻波法）和相位法测量声速。
实验原理：
（一）为什么选择超声波进行测量。
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2×104Hz-5×108Hz
本实验用压电陶瓷超声换能器来测定超声波在空气中的传播速度，它是非电量电测方法的一个例子。
实验装置
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。
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??? 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：
当时称为波腹
当时，称为波节
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。
??
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：? = 2?x/?其中?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。
实验记录
实验仪器及规格
YB1638 0.3KHz~3MHz函数信号发生器 游标 量程 30cm 精度0.02mm
实验温度前 22.5℃ 实验后温度22.8℃
谐振频率 34.65KHz
实验一 驻波法测量声速
实验次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 游标读数/cm 9.408 9.910 10.420 10.932 11.442 11.948 12.450 12.960 13.472
实验次数 10 11 12 13 14 15 16 游标读数/cm 13.976 14.480 14.992 15.500 16.010 16.518 17.030 实验二 相位法测量声速
实验次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 游标读数/cm 11.952 12.970 13.982 14.994 16.000 17.010 18.022 19.030 20.040 21.048
数据处理
(一)计算实验室温度下声波理论速度
由实验记录 实验温度前 22.5℃ 实验后温度22.8℃
知 实验平均温度
由273K时空气中声速为
实验室温度下声速理论值
(二)驻波法测量声速的游标读数处理
实验要求 初始测量时,超生发生器与接收器之间要有至少5cm距离.在本次测量时,初始没有做到这一点.所以截取数据5~16来进行处理.
实验次数 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 游标读数/cm 11.442 11.948 12.450 12.960 13.472 13.976 14.480 14.992 15.500 16.010
实验次数 15 16 游标读数/cm 16.518 17.030
波腹间的距离
波腹 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 /cm
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