聲速的測(cè)量預(yù)習(xí)報(bào)告.doc

實(shí)驗(yàn)名稱(chēng):聲速的測(cè)量實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解超聲波的產(chǎn)生、發(fā)射和接收的方法，用干涉法（駐波法）和相位法測(cè)量聲速。實(shí)驗(yàn)原理：（一）為什么選擇超聲波進(jìn)行測(cè)量。在彈性介質(zhì)中，頻率從20Hz到20kHz的振動(dòng)所激起的機(jī)械波稱(chēng)為聲波，高于20kHz，稱(chēng)為超聲波，超聲波的頻率范圍在2104Hz-5108Hz之間。超聲波的傳播速度，就是聲波的傳播速度。超聲波具有波長(zhǎng)短，易于定向發(fā)射等優(yōu)點(diǎn)，在超聲波段進(jìn)行聲速測(cè)量比較方便。本實(shí)驗(yàn)用壓電陶瓷超聲換能器來(lái)測(cè)定超聲波在空氣中的傳播速度，它是非電量電測(cè)方法的一個(gè)例子。實(shí)驗(yàn)裝置由波動(dòng)理論可知，波速與波長(zhǎng)、頻率有如下關(guān)系：v = f ，只要知道頻率和波長(zhǎng)就可以求出波速。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)低頻信號(hào)發(fā)生器控制換能器，信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率就是聲波頻率。聲波的波長(zhǎng)用駐波法（共振干涉法）和行波法（相位比較法）測(cè)量。下圖是超聲波測(cè)聲速實(shí)驗(yàn)裝置圖。 駐波法測(cè)波長(zhǎng)由聲源發(fā)出的平面波經(jīng)前方的平面反射后，入射波與發(fā)射波疊加，它們波動(dòng)方程分別是：疊加后合成波為：當(dāng)時(shí)稱(chēng)為波腹 當(dāng)時(shí)，稱(chēng)為波節(jié) 因此只要測(cè)得相鄰兩波腹（或波節(jié)）的位置Xn、Xn-1即可得波長(zhǎng)。 相位法測(cè)波長(zhǎng)從換能器S1發(fā)出的超聲波到達(dá)接收器S2，所以在同一時(shí)刻S1與S2處的波有一相位差：j = 2px/l其中l(wèi)是波長(zhǎng)，x為S1和S2之間距離)。因?yàn)閤改變一個(gè)波長(zhǎng)時(shí)，相位差就改變2p。利用李薩如圖形就可以測(cè)得超聲波的波長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)記錄 實(shí)驗(yàn)儀器及規(guī)格YB1638 0.3KHz3MHz函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 游標(biāo) 量程 30cm 精度0.02mm實(shí)驗(yàn)溫度前 22.5 實(shí)驗(yàn)后溫度22.8諧振頻率 34.65KHz 實(shí)驗(yàn)一 駐波法測(cè)量聲速實(shí)驗(yàn)次數(shù)123456789游標(biāo)讀數(shù)/cm9.4089.91010.42010.93211.44211.94812.45012.96013.472實(shí)驗(yàn)次數(shù)10111213141516游標(biāo)讀數(shù)/cm13.97614.48014.99215.50016.01016.51817.030實(shí)驗(yàn)二 相位法測(cè)量聲速實(shí)驗(yàn)次數(shù)12345678910游標(biāo)讀數(shù)/cm11.95212.97013.98214.99416.00017.01018.02219.03020.04021.048數(shù)據(jù)處理(一)計(jì)算實(shí)驗(yàn)室溫度下聲波理論速度由實(shí)驗(yàn)記錄 實(shí)驗(yàn)溫度前 22.5 實(shí)驗(yàn)后溫度22.8知 實(shí)驗(yàn)平均溫度 由273K時(shí)空氣中聲速為實(shí)驗(yàn)室溫度下聲速理論值 (二)駐波法測(cè)量聲速的游標(biāo)讀數(shù)處理實(shí)驗(yàn)要求 初始測(cè)量時(shí),超生發(fā)生器與接收器之間要有至少5cm距離.在本次測(cè)量時(shí),初始沒(méi)有做到這一點(diǎn).所以截取數(shù)據(jù)516來(lái)進(jìn)行處理.實(shí)驗(yàn)次數(shù)567891011121314游標(biāo)讀數(shù)/cm11.44211.94812.45012.96013.47213.97614.48014.99215