聲速的測量預習報告.doc

實驗名稱:聲速的測量實驗目的:了解超聲波的產(chǎn)生、發(fā)射和接收的方法，用干涉法（駐波法）和相位法測量聲速。實驗原理：（一）為什么選擇超聲波進行測量。在彈性介質中，頻率從20Hz到20kHz的振動所激起的機械波稱為聲波，高于20kHz，稱為超聲波，超聲波的頻率范圍在2104Hz-5108Hz之間。超聲波的傳播速度，就是聲波的傳播速度。超聲波具有波長短，易于定向發(fā)射等優(yōu)點，在超聲波段進行聲速測量比較方便。本實驗用壓電陶瓷超聲換能器來測定超聲波在空氣中的傳播速度，它是非電量電測方法的一個例子。實驗裝置由波動理論可知，波速與波長、頻率有如下關系：v = f ，只要知道頻率和波長就可以求出波速。本實驗通過低頻信號發(fā)生器控制換能器，信號發(fā)生器的輸出頻率就是聲波頻率。聲波的波長用駐波法（共振干涉法）和行波法（相位比較法）測量。下圖是超聲波測聲速實驗裝置圖。 駐波法測波長由聲源發(fā)出的平面波經(jīng)前方的平面反射后，入射波與發(fā)射波疊加，它們波動方程分別是：疊加后合成波為：當時稱為波腹 當時，稱為波節(jié) 因此只要測得相鄰兩波腹（或波節(jié)）的位置Xn、Xn-1即可得波長。 相位法測波長從換能器S1發(fā)出的超聲波到達接收器S2，所以在同一時刻S1與S2處的波有一相位差：j = 2px/l其中l(wèi)是波長，x為S1和S2之間距離)。因為x改變一個波長時，相位差就改變2p。利用李薩如圖形就可以測得超聲波的波長。實驗記錄 實驗儀器及規(guī)格YB1638 0.3KHz3MHz函數(shù)信號發(fā)生器 游標 量程 30cm 精度0.02mm實驗溫度前 22.5 實驗后溫度22.8諧振頻率 34.65KHz 實驗一 駐波法測量聲速實驗次數(shù)123456789游標讀數(shù)/cm9.4089.91010.42010.93211.44211.94812.45012.96013.472實驗次數(shù)10111213141516游標讀數(shù)/cm13.97614.48014.99215.50016.01016.51817.030實驗二 相位法測量聲速實驗次數(shù)12345678910游標讀數(shù)/cm11.95212.97013.98214.99416.00017.01018.02219.03020.04021.048數(shù)據(jù)處理(一)計算實驗室溫度下聲波理論速度由實驗記錄 實驗溫度前 22.5 實驗后溫度22.8知 實驗平均溫度 由273K時空氣中聲速為實驗室溫度下聲速理論值 (二)駐波法測量聲速的游標讀數(shù)處理實驗要求 初始測量時,超生發(fā)生器與接收器之間要有至少5cm距離.在本次測量時,初始沒有做到這一點.所以截取數(shù)據(jù)516來進行處理.實驗次數(shù)567891011121314游標讀數(shù)/cm11.44211.94812.45012.96013.47213.97614.48014.99215