南昌大學實驗報告-聲速測量(共8頁)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上聲速測量（實驗報告格式）課程名稱： 大學物理實驗 實驗名稱： 聲速測量 學院： 專業(yè)班級： 學生姓名： 學號： 實驗地點： 104 座位號： 實驗時間： 第周星期一下午16點開始 一、 實驗項目名稱：聲速測量 二、 實驗目的：1、 學會測量超聲波在空氣中的傳播速度方法。2、 理解駐波和振動合成理論。3、 學會逐差法進行數(shù)據(jù)處理。4、 了解壓電換能器的功能和培養(yǎng)綜合使用儀器的能力。三、 實驗原理： 根據(jù)聲速、聲波頻率、波長間的關系：，測得聲波的頻率和波長，就可求的聲速。聲波頻率由信號發(fā)生器產(chǎn)生，可直接顯示，故只需測得聲波波長即可。有駐波法和相位法。1、 駐波法 實驗時將

2、信號發(fā)生器輸出的正弦電壓信號接到發(fā)射超聲換能器上，超聲發(fā)射換能器通過電聲轉換，將電壓信號變?yōu)槌暡?，以超聲波形式發(fā)射出去。接收換能器通過聲電轉換，將聲波信號變?yōu)殡妷盒盘柡?，送入示波器觀察。設沿x方向射出的入射波方稱為：，反射方程：，A為聲源振幅，w為角頻率，為由于波動傳播到坐標x處引起的相位變化。所以合振動方程：y=y1+y2=；在聲駐波中，波腹處聲壓（空氣中由于聲擾動而引起的超出靜態(tài)大氣壓強的那部分壓強）最小，而波節(jié)處聲壓最大。當接收換能器的反射界面處為波節(jié)時，聲壓效應最大，經(jīng)接收器轉換成電信號后從示波器上觀察到的電壓信號幅值也是極大值，所以可從接收換能器端面聲壓的變化來判斷超聲波駐波是否形

3、成。移動卡尺游標，改變兩只換能器端面的距離，在一系列特定的距離上，媒質中將出現(xiàn)穩(wěn)定的駐波共振現(xiàn)象，此時，兩換能器間的距離等于半波長的整數(shù)倍，只要我們監(jiān)測接收換能器輸出電壓幅度的變化，記錄下相鄰兩次出現(xiàn)最大電壓數(shù)值時（即接收器位于波節(jié)處）卡尺的讀數(shù)（兩讀數(shù)之差的絕對值等于半波長），則根據(jù)公式：就可算出超聲波在空氣中的傳播速度，其中超聲波的頻率可由信號發(fā)生器直接讀得。 2、相位法 波是振動狀態(tài)的傳播，也可以說是位相的傳播。在聲波傳播方向上，所有質點的振動位相逐一落后，各點的振動位相又隨時間變化。聲波波源和接收點存在著位相差，而這位相差則可以通過比較接收換能器輸出的電信號與發(fā)射換能器輸入的正弦交變電

4、壓信號的位相關系中得出，并可利用示波器的李薩如圖形來觀察。相差和角頻率、傳播時間t之間有如下關系：同時有，（式中T為周期）代入上式得：當     （n=1，2，3，.）時，可得。由上式可知：當接收點和波源的距離變化等于一個波長時，則接收點和波源的位相差也正好變化一個周期（即=2）。實驗時，通過改變發(fā)射器與接收器之間的距離，觀察到相位的變化。當相位差改變時，相應距離的改變量即為半個波長。根據(jù)波長和頻率即可求出波速。四、 實驗儀器： 信號發(fā)生器、雙蹤示波器、聲速測量儀五、 實驗內(nèi)容及步驟： 1、駐波法 將信號源調(diào)至電陶瓷換能器的固有頻率，連續(xù)改變接

5、收器位置，波器疊加方式用“Y2”，內(nèi)觸發(fā)電源亦選“Y2”或“Y1/Y2”，觀察聲壓變化與接收器位置的關系，由此測得超聲波波長。 2、相位法 利用示波器合成李薩如圖，改變接收器位置，示波器疊加方式用“交替”或“斷續(xù)”，內(nèi)觸發(fā)電源選“Y2”，按下示波器的“X-Y”鍵，改變接收器位置，通過李薩如圖形變化測定超聲波波長。六、 數(shù)據(jù)記錄及處理（一定要有數(shù)據(jù)計算的具體步驟，要進行不確定度的計算）：f=37.109kHz項目S2坐標/mmX1X2X3X4X5X6X7X8X9X1078.31082.61087.14591.92595.485100.149105.840110.210114.921119.816

6、逐差（5X）X6-X1X7-X2X8-X3X9-X4X10-X521.83923.23023.06522.99624.331（/2=X）8.7369.2929.2269.1989.732的平均值9.237 f=37.099kHz項目S2坐標/mmX1X2X3X4X5X6X7X8X9X1077.53486.03095.225105.445115.365123.720135.210144.367156.371165.612逐差（5X）X6-X1X7-X2X8-X3X9-X4X10-X546.18649.18049.14250.92550.247（=X）9.2379.8369.82810.18510.049的平均值9.427七、 實驗結果分析與小結：1. 由于兩金屬面并非絕對平行,可能導致實驗結果有所