大學(xué)物理試驗(yàn)聲速測(cè)量試驗(yàn)報(bào)告

1、聲速測(cè)量 聲速測(cè)量一、 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱：聲速測(cè)量二、 二、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.學(xué)會(huì)測(cè)量超聲波在空氣中的傳播速度的方法2.理解駐波和振動(dòng)合成理論3.學(xué)會(huì)逐差法進(jìn)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、 三、 實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)原理聲波的傳播速度v 與聲波頻率 f 和波長(zhǎng)的關(guān)系為：? ? fv可見，只要測(cè)出聲波的頻率 f 和波長(zhǎng)? ，即可求出聲速。 f 可由聲源的振動(dòng)頻率得到，因此，實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵就是如何測(cè)定聲

2、波波長(zhǎng)。根據(jù)超聲波的特點(diǎn)， 實(shí)驗(yàn)中可以采用幾種不同的方法測(cè)出超聲波的波長(zhǎng)： 1. 駐波法（共振干涉法）如右圖所示，實(shí)驗(yàn)時(shí)將信號(hào)發(fā)生器輸出的正弦電壓信號(hào)接到 發(fā)射超聲換能器上，超聲發(fā)射換 能器通過電聲轉(zhuǎn)換，將電壓信號(hào) 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(zhuǎn)換，將聲波信號(hào)變?yōu)殡妷盒盘?hào)后，送入 示波器觀察。由聲波傳播理論可知，從發(fā)射換能器發(fā)出一定頻率的平面聲波，經(jīng)過空氣傳播，到達(dá)接收換能器。如果接收面和發(fā)射面嚴(yán)格平行，即 入

3、射波在接收面上垂直反射， 入射波與反射波相互干涉形成駐波。 此時(shí)， 兩換能器之間的距離恰好等于其聲波半波長(zhǎng)的整數(shù)倍。 在聲駐波中， 波腹處聲壓 （空氣中由于聲擾動(dòng)而引起的超出靜態(tài)大氣壓強(qiáng)的那部分壓強(qiáng)）最小， 而波節(jié)處聲壓最大。當(dāng)接收換能器的反射界面處為波節(jié)時(shí)， 聲壓效應(yīng)最大， 經(jīng)接收器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后從示波器上觀察到的電壓信號(hào)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成。移動(dòng)卡尺游標(biāo)， 改變兩只換能器端面的距

4、離， 在一系列特定的距輪觀察波形 2 的峰值， 當(dāng)旋轉(zhuǎn)鼓輪前進(jìn)或倒退， 2 波形的最大峰值均減小，則此目標(biāo)為節(jié)點(diǎn)位置，記錄此時(shí)的刻度，記為第一個(gè)節(jié)點(diǎn)，用 同樣的方法尋找下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，直到第 10 個(gè)。3、用相位比較法（李薩如圖形法）測(cè)聲速：示波器轉(zhuǎn)換成XY 模式，通過旋轉(zhuǎn)鼓輪找直線圖形，記錄此時(shí)的刻度，依次記錄 10 個(gè)相 同形狀的直線的位置。六、 六、 數(shù)據(jù)記錄及處理 數(shù)據(jù)記錄及處理 （一定要有數(shù)據(jù)計(jì)算的具體步驟， （一定要有數(shù)據(jù)計(jì)算的

5、具體步驟，要進(jìn) 要進(jìn)行不確定度的計(jì)算） 行不確定度的計(jì)算）1、駐波法 f＝37.3969KHzS2坐標(biāo)（mm）項(xiàng)目 X1 X251.891 56.275X6－X1 23.5647.12X3 X461.571 65.728X7－X2 23.20846.416X5 X670.152 75.451X8－X3 22.45844.91646.4348X7 X879.483 84.029X9－X4 23.58547.17X9 X1089.313 9