实验七超声声速测定.PDFVIP

实验七 超声声速测定 制作 李利华 [ 目的要求] [ 目的要求] 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，学会用驻波法和位相法测定空气中 的声速； 3.了解压电陶瓷换能器的功能，熟悉信号源 及双踪示波器的使用； 4.掌握用逐差法处理实验数据。 [实验原理] [实验原理] 超声波是频率范围在 × 4 × 8 2 10 Hz-5 10 Hz 之间的纵波。超声波的传播速度就是声波的 传播速度。由波动理论可知：波速、波长与 频率有如下关系： v f  (7-1) 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。 低频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）和相位 法 （行波法）测量得到。 压电陶瓷换能器实现声压与电压间的 转换，并在声— 电转换的过程中信号频率 保持不变。 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，是非电量电测的一 个例子。 1.驻波法测量原理 驻波法测声速如下图所示: 在驻波测量中S 为发射器，S 为接收器， 1 2 S2将接收到的信号转换为同频率的正弦电压信 号接入示波器。连续移动S 的位置，当S 、S 间 2 1 2 距恰好为超声波半波长的整数倍时，即  xn n n 1,2, (7-2) 2 在S 、S 间形成驻波。S 端面为波节，波节 1 2 2 处介质密度变化最大，产生的声压最大，通过 换能器转换后的电压信号在示波器观察到的幅 值最大。记录波节S 的位置,两个相邻波节间距 2 为半波长，故由(7-1)可计算出声速。 2.位相法测量原理 位相法测量原理如下图所示： 从换能器S发出的超声波到达接收器S ， 1 2 所以在同一时刻 与 处的波有一相位差： S S1 2 x  2 (7-3)  x为S和S 之间距离，当x变化一个波长 1 2 时，相位差就改变 π。利用李萨如图形就可 2 以测得超声波的波长。 同频率李萨如图形如上图所示 [实验仪器] [实验仪器] 声速测定仪、声速测定仪信号源、双踪 示波器如图： [实验内容] [实验内容] 1.驻波法测空气中的声速 2.相位法测空气中的声速 [数据处理] [数据处理] 1.记录数据x ,f ,t ,t . n n 1 2 2计算f , t ，用逐差法求 3.计算 v