声速测量实验报告.doc

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实验工程名称：声速测量
实验目的：
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实验工程名称：声速测量
实验目的：
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三、实验原理：
1. 声波在空气中的传播速度：
在标况下，枯燥空气中的声速为v=，T=。室温t℃时，枯燥空气的声速为 v=v。〔1+t/T。〕^(1/2)
2. 测量声速的实验方法：v=fλ式中，v声速，f声源震动频率，波长。
I．相位法
波是震动状态的传播，即相位的传播。假设超声波发生器发出的声波是平面波，当承受器端面垂直于波的传播方向时，其端面上各点都具有一样的相位。沿传播方向移动接收器时，总可以找到一个位置使得承受到的信号与发射器的鼓励电信号同相。继续移动承受器，直到找到的信号再一次与发射器的鼓励电信号同相时，移过的这段距离就等于声波的波长。
需要说明的是，在实际操作中，用示波器测定电信号时，由于换能器振动的传递或放大电路的相移，承受器端面处的声波与声源并不同相，总是有一定的相位差。为了判断相位差并测量波长，可以利用双踪示波器直接比拟发射器的信号和接收器的信号，进而沿声波传播方向移动接收器寻找同相点来测量波长；也可以利用李萨如图形寻找同相或反相时椭圆退化成直线的点。
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II．驻波法
按照波动理论，超声波发生器发出的平面声波经介质到接收器，假设接收面与发射面平行，声波在接收面处就会被垂直反射，于是平面声波在两端面间来回反射并叠加。当接收端面与当承受端面与发射头间的距离恰好等于半波长的整数倍时，叠加后的波就形成驻波。此时相邻两波节〔或波腹〕间的距离等于半个波长〔即〕。当发生器的鼓励频率等于驻波系统的固有频率〔本实验中压电陶瓷的固有频率〕时，会产生驻波共振，波腹处的振幅到达最大值。
声波是一种纵波。由纵波的性质可以证明，驻波波节处的声压最大。当发生共振时，接收端面处为一波节，接收到的声压最大，转换成的电信号也最强。移动接收器到*个共振位置时，示波器上又会出现了最强的信号，继续移动接收器到*个共振位置，再次出现最强的信号，则两次共振位置之间距离为λ/2。
四、实验仪器：
声速测试仪、信号发生器、示波器。
实验内容及步骤：
用驻波法测声速
(1)按图连接电路，将信号发生器的输出端与声速仪的输出
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端S2相连，将声速仪的输出端Sl与示波器的Y端〔或通道CH1〕相连，让Sl和S2靠近并留有适当的空隙，使两端面平行且与游标尺正交。
(2)根据实验室给出的压电陶瓷换能器的振动频率f，将信号发生器的输出频率调至f附近，缓慢移动S2，当在示波器上看到正弦波首次出现振幅较大处，固定S2，再仔细微调信号发生器的输出频率，使荧光屏上图形振幅到达最大，