聲速的測(cè)量(王小貞老師)

1、聲速測(cè)量 王小貞老師 實(shí)驗(yàn)原理v 在波動(dòng)過(guò)程中，聲波的傳播速度v與聲波頻率f和波長(zhǎng)之間的關(guān)系為v=f。所以只要測(cè)出聲波的頻率和波長(zhǎng)，就可以求出聲速。其中聲波頻率可由產(chǎn)生聲波的信號(hào)發(fā)生器的頻率讀出，波長(zhǎng)則可用共振干涉法和相位比較法進(jìn)行測(cè)量。聲速測(cè)量 本實(shí)驗(yàn)用壓電陶瓷實(shí)現(xiàn)聲電轉(zhuǎn)化來(lái)測(cè)定聲速。連接及原理圖實(shí)驗(yàn)儀器示波器Zkyss聲速測(cè)定實(shí)驗(yàn)儀配套的聲速測(cè)定裝置步驟一：共振干涉法測(cè)聲速v按圖接線(xiàn)（檢查接線(xiàn)），調(diào)節(jié)儀器，使示波器顯示接收信號(hào)電壓的波形;v測(cè)定壓電陶瓷換能器系統(tǒng)諧振頻率f;v測(cè)定波長(zhǎng).實(shí)驗(yàn)步驟儀器連接及調(diào)節(jié)CH1CH2 首先顯示歡迎界面，自動(dòng)進(jìn)入按鍵說(shuō)明界面，按確認(rèn)鍵進(jìn)入模式選擇界面，選擇

2、正弦波模式按確認(rèn)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)測(cè)量界面。 可以看見(jiàn)LCD顯示屏上有三行內(nèi)容。 第一行 顯示輸出信號(hào)頻率，可以通過(guò)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(guò)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(méi)有信號(hào)指示燈。 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(kāi)關(guān)(4)CH2選擇開(kāi)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)觀(guān)察波形時(shí)各開(kāi)關(guān)按鍵的位置及步驟1 .選擇時(shí)基模式A（8），屏幕上方A旁會(huì)出現(xiàn)時(shí)間標(biāo)稱(chēng)值。

3、 2.接收波的觀(guān)測(cè)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(chēng)值為100mv.3.調(diào)節(jié)觸發(fā)源（9）使觸發(fā)信號(hào)（7）為發(fā)射信號(hào)CH1。4.調(diào)節(jié)信號(hào)源的頻率（35KHz38KHz），使接收波的電壓振幅最大。波形幅度如果超過(guò)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(hào)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。v移動(dòng)兩換能器距離到大于5cm處，調(diào)節(jié)頻率旋鈕，使頻率在

4、35正負(fù)3Khz內(nèi)變化，觀(guān)察示波器接收波電壓幅度變化，找出電壓幅度最大時(shí)對(duì)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(cè)量求平均值。測(cè)定諧振頻率在實(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。測(cè)量聲波波長(zhǎng)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(guān)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(cè)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(zhǎng) 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53.785mmv現(xiàn)數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化估讀位省略為53.78mm步驟二：相位

5、比較法測(cè)量聲速v調(diào)節(jié)示波器各旋鈕（xy位置）v測(cè)量波長(zhǎng) 1、接線(xiàn)基本不用改變 2、前面調(diào)節(jié)過(guò)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(kāi)始測(cè)量。 3、可以以斜率正或者負(fù)的直線(xiàn)圖形作為測(cè)量點(diǎn)，但是必須全部測(cè)量相同的圖形（不能測(cè)斜率正的直線(xiàn)接下來(lái)測(cè)斜率負(fù)的直線(xiàn)）X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(shuō)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。注意回程差的存在v測(cè)量過(guò)程中要求單方向轉(zhuǎn)動(dòng)鼓輪v如果出現(xiàn)轉(zhuǎn)過(guò)頭的情況，要多往回轉(zhuǎn)幾圈，然后順著測(cè)量方向轉(zhuǎn)到振幅最大（里薩如圖形直線(xiàn)）位置讀數(shù)。v注意第一個(gè)讀數(shù)位置也存在回程差。注意聲波隨著距離減弱v 在實(shí)驗(yàn)過(guò)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。波長(zhǎng)不確定度的計(jì)算vSkv5系統(tǒng)：取0.004mm 不過(guò)，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(cè)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(lèi)分量通?？梢月匀?。 因時(shí)間有限，處理