多普勒效应实验报告.pdf

大连理工大学 大 学 物 理 实 验 报 告 院（系） 材料学院 专业 材料物理 班级 0705 成 绩 姓 名 童凌炜 学号 200767025 实验台号 实验时间 2009 年 03 月 30 日，第六周，星期 一 第 5-6 节 教师签字 实验名称 多普勒效应及声速的测试与应用 教师评语 实验目的与要求： 1. 加深对多普勒效应的了解 2. 测量空气中声音的传播速度及物体的运动速度 主要仪器设备： DH-DPL 多普勒效应及声速综合测试仪，示波器 其中， DH-DPL 多普勒效应及声速综合测试仪由实验仪、智能运动控制系统和测试架三个部份组成。 实验原理和内容： 1、 声波的多普勒效应 实际的声波传播多处于三维的状态下， 先只考虑其中的一维（ x 方向）以简化其处理过程。 设声源在原点，声源振动频率为 f ，接收点在 x0 ，运动和传播都在 x 轴向上， 则可以得到声源和接 收点没有相对运动时的振动位移表达式： p p cos t x ， 其中 x 为距离差引起的相位角的滞后项， c 为声速。 0 0 0 0 c0 c0 然后分多种情况考虑多普勒效应的发生： 1.1 声源运动速度为 VS ，介质和接收点不动 假设声源在移动时只发出一个脉冲波， 在 t 时刻接收器收到该脉冲波， 则可以算出从零时刻到声 源发出该脉冲波时， 声源移动的距离为 VS (t x c0 ) ， 而该时刻声源和接收器的实际距离为 x x0 V S (t x c0 ) , 若令 M S = VS / c0 （声源运动的马赫数） ， 声源向接收点运动时 VS （或M S ） - 1 - 为正， 反之为负（以下各个马赫数的处理方法相同， 均以相互靠近的运动时记为正） 。 则距离表达式变为 x (x V t ) /( 1 M ) ， 代回到波函数的普适表达式中， 得到变化的表达式： 0 S S x0 p p0 cos t 1 M S c0 1 可见接收器接收到的频率变为原来的 , 即: 1 M S f f S （声源运动） 1 M S 1.2 根据同样的计算法， 通过计算脉冲波发出时的实际位移并代换普适表达式中的初始位移量， 便 可以得到声源、介质不动，接收器运动速度为 V r 时， 接收器接收到的频率为 V fr (1 M r ) f (1 r ) f （接收器运动） c0 1.3 介质不动，声源运动速度为 V S ，接收器运动速度为 V r ，可得接收器接收到的频率为 1 M frs