學(xué)年聲速的測量

1、1聲速測量 王小貞老師 2實(shí)驗(yàn)原理v 在波動(dòng)過程中，聲波的傳播速度v與聲波頻率f和波長之間的關(guān)系為v=f。所以只要測出聲波的頻率和波長，就可以求出聲速。其中聲波頻率可由產(chǎn)生聲波的信號發(fā)生器的頻率讀出，波長則可用共振干涉法和相位比較法進(jìn)行測量。聲速測量 本實(shí)驗(yàn)用壓電陶瓷實(shí)現(xiàn)聲電轉(zhuǎn)化來測定聲速。3連接及原理圖4實(shí)驗(yàn)儀器5示波器6Zkyss聲速測定實(shí)驗(yàn)儀配套的聲速測定裝置7步驟一：共振干涉法測聲速v按圖接線（檢查接線），調(diào)節(jié)儀器，使示波器顯示接收信號電壓的波形;v測定壓電陶瓷換能器系統(tǒng)諧振頻率f;v測定波長.實(shí)驗(yàn)步驟8儀器連接及調(diào)節(jié)9CH1CH210 首先顯示歡迎界面，自動(dòng)進(jìn)入按鍵說明界面，按確認(rèn)鍵

2、進(jìn)入模式選擇界面，選擇正弦波模式按確認(rèn)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)測量界面。11 可以看見LCD顯示屏上有三行內(nèi)容。 第一行 顯示輸出信號頻率，可以通過頻率調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)節(jié)。 下面兩行分別顯示接收增益和發(fā)射增益，可以通過上下按鍵在兩者間切換，用左右按鍵調(diào)節(jié)增益。 增益分成03共4檔，0檔最小，3檔最大。 注意此儀器沒有信號指示燈。 12輝度聚焦CH1選擇顯示(1)CH2選擇顯示(2)CH1電壓衰減(3)CH2電壓衰減(5)CH1選擇開關(guān)(4)CH2選擇開關(guān)(6)觸發(fā)源顯示(7)時(shí)基模式(8)觸發(fā)源選擇(9)XY模式(11)觸發(fā)電平調(diào)節(jié)(10)時(shí)基調(diào)節(jié)(12)13觀察波形時(shí)各開關(guān)按鍵的位置及步驟1 .選擇時(shí)基模式A（8

3、），屏幕上方A旁會(huì)出現(xiàn)時(shí)間標(biāo)稱值。 2.接收波的觀測選擇：要明確接收波是接在示波器的CH2。選擇按壓示波器CH1(4)或CH2(6),屏幕上下方應(yīng)顯示出2(2)，并且調(diào)節(jié)電壓衰減（5）使電壓標(biāo)稱值為100mv.3.調(diào)節(jié)觸發(fā)源（9）使觸發(fā)信號（7）為發(fā)射信號CH1。4.調(diào)節(jié)信號源的頻率（35KHz38KHz），使接收波的電壓振幅最大。波形幅度如果超過可調(diào)節(jié)電壓衰減（5），調(diào)節(jié)時(shí)基旋鈕（12）和觸發(fā)電平（10）使波形穩(wěn)定。5.微調(diào)換能器之間位置，確定波形振幅最大并且不出現(xiàn)失真。若出現(xiàn)失真，應(yīng)調(diào)節(jié)信號源的接收或發(fā)射增益大小。6.再微調(diào)頻率使波形振幅最大，確定該頻率就是諧振頻率。14v移動(dòng)兩換能器距離

4、到大于5cm處，調(diào)節(jié)頻率旋鈕，使頻率在35正負(fù)3Khz內(nèi)變化，觀察示波器接收波電壓幅度變化，找出電壓幅度最大時(shí)對應(yīng)的頻率。v調(diào)節(jié)換能器距離，使接收幅度最大，再細(xì)調(diào)頻率，記錄數(shù)值。v改變換能器距離，多次測量求平均值。測定諧振頻率15在實(shí)驗(yàn)中有可能出現(xiàn)波形失真v如果是zkyss可以減少發(fā)射和接收增益使波形回復(fù)正弦波。16測量聲波波長v將頻率固定在平均值處。v改變換能器之間距離，同時(shí)觀察示波器上聲壓振幅變化，記下出現(xiàn)正弦振幅最大的位置（測量時(shí)要注意回程差的存在）。v用逐差法計(jì)算出聲波波長17 讀數(shù)裝置由主尺和鼓輪讀數(shù)組成。v如圖所示主尺讀數(shù)取53mmv鼓輪讀數(shù)取0.785mmv讀數(shù)為53.785mm

5、v現(xiàn)數(shù)據(jù)簡化估讀位省略為53.78mm18步驟二：相位比較法測量聲速v調(diào)節(jié)示波器各旋鈕（xy位置）v測量波長 1、接線基本不用改變 2、前面調(diào)節(jié)過的諧振頻率不需要再調(diào)節(jié)，為了保證接收聲壓強(qiáng)度可以把換能器距離調(diào)回10cm左右再開始測量。 3、可以以斜率正或者負(fù)的直線圖形作為測量點(diǎn)，但是必須全部測量相同的圖形（不能測斜率正的直線接下來測斜率負(fù)的直線）19X軸率減(1)Y軸率減(2)選擇選擇XY模式模式(3)要有顯示要有顯示20相位比較法時(shí)注意事項(xiàng)v1.按壓（3）選擇X-Y模式。v2.屏幕下方要有顯示1和2，說明X和Y有輸入。v3.調(diào)節(jié)X衰減（1）和Y衰減（2），使李薩如圖形為傾斜角為45(或135）度大小合適。21注意回程差的存在v測量過程中要求單方向轉(zhuǎn)動(dòng)鼓輪v如果出現(xiàn)轉(zhuǎn)過頭的情況，要多往回轉(zhuǎn)幾圈，然后順著測量方向轉(zhuǎn)到振幅最大（里薩如圖形直線）位置讀數(shù)。v注意第一個(gè)讀數(shù)位置也存在回程差。22注意聲波隨著距離減弱v 在實(shí)驗(yàn)過程中，要隨著實(shí)驗(yàn)進(jìn)程調(diào)節(jié)電壓衰減旋鈕，使接收波形以及李薩如圖形在示波器上的形狀及幅度大小合適。23波長不確定度的計(jì)算vSkv5系統(tǒng)：取0.004mm 不過，由于用逐差法處理數(shù)據(jù)，能減少誤差，而且由于實(shí)際測量中大部分情況動(dòng)子的定位精度并不高因此計(jì)算不確定度的時(shí)候B類分量通?？梢月匀?。 因時(shí)間有限，處理