聲速的測(cè)定蘭州大學(xué)物驗(yàn)中心

1、 主講：王心華tel學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心逐差法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。逐差法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。ktttvv15.273,10)31. 01)(1 (5 .3310ppttvs實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)方法 圖中s1和s2，為壓電陶瓷超聲換能器，s1作為超聲源(發(fā)射)，低頻信號(hào)發(fā)生器發(fā)出的正弦電壓信號(hào)接到換能器后，即能發(fā)出一平面聲波。s2作為超聲波的接收頭，接收的聲壓轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后輸入示波器觀察，s2在接收超聲波的同時(shí)還反射一部分超聲波。 )(1kxtjaey)(2kxtjbeytklxlkvapcossin2)(sin0klvalpsin)(0按實(shí)驗(yàn)原理圖將儀器接好，調(diào)整信號(hào)發(fā)

2、生器的頻率按實(shí)驗(yàn)原理圖將儀器接好，調(diào)整信號(hào)發(fā)生器的頻率f （約（約40khz使激發(fā)換能器處于使激發(fā)換能器處于諧振狀態(tài)諧振狀態(tài)。調(diào)整激發(fā)換能器和接收換能器平面的距離調(diào)整激發(fā)換能器和接收換能器平面的距離l，使得兩換能器平，使得兩換能器平面面之間的空氣形成駐波，示波器產(chǎn)生共振現(xiàn)象，記錄之間的空氣形成駐波，示波器產(chǎn)生共振現(xiàn)象，記錄示波器示波器所顯示的信號(hào)幅度連續(xù)所顯示的信號(hào)幅度連續(xù)20個(gè)極大值，采用個(gè)極大值，采用逐差法逐差法處理數(shù)據(jù)。處理數(shù)據(jù)。)()2(lplp結(jié)論：每?jī)蓚€(gè)相臨波腹（波節(jié)）間的距離為2實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)方法 從s1發(fā)出的正弦波與s2收到的正弦波之間的相位差為 =t =2f/v=2 l /s1

3、與s2之間變化一個(gè)波長(zhǎng)，相位差變化，示波器上所觀察到的李薩如圖隨之變化一個(gè)周期。采用采用逐差法逐差法處理數(shù)據(jù)。處理數(shù)據(jù)。接x通道,接y通道，移動(dòng)1s2s實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 方方 法法02232結(jié)論：每次出現(xiàn)重復(fù)圖形2s得到如下李薩如圖形：2s移動(dòng)的距離為1) 按實(shí)驗(yàn)裝置圖接線，使發(fā)射頭和接收頭的端面盡量平行2) 共振頻率，調(diào)整函數(shù)發(fā)生器的輸出頻率，使接收頭輸出的電信號(hào)幅度最大3) 共振干涉法測(cè)波長(zhǎng)，記錄示波器上波形相繼出現(xiàn)20個(gè)極大值所對(duì)應(yīng)的接收頭的坐標(biāo)4) 相位比較法測(cè)波長(zhǎng)，記錄示波器上圖形相繼出現(xiàn)20個(gè)相同李薩如圖形時(shí)所對(duì)應(yīng)的接收頭的坐標(biāo)1.逐差法計(jì)算波長(zhǎng)，得到超聲波傳播速度10202121111

4、020212111501501llllllllllll位共fv2.計(jì)算超聲波在空氣中傳播速度的公認(rèn)值公認(rèn)v，求出兩種測(cè)量方法得到的v的相對(duì)誤差e0/30.331ttv公認(rèn)%100測(cè)量公認(rèn)測(cè)量vvve 22512223/1 .03/11010/,3/02.03/,fuuvfiiabbafvukhzutummuuuu儀儀其中3.計(jì)算不確定度1 1 逐差法處理數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)是什么？逐差法處理數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)是什么？2 2 為什么換能器要在諧振頻率條件下進(jìn)行為什么換能器要在諧振頻率條件下進(jìn)行聲速測(cè)量？聲速測(cè)量？3 3 如何用本實(shí)驗(yàn)中的方法測(cè)量聲速在媒質(zhì)如何用本實(shí)驗(yàn)中的方法測(cè)量聲速在媒質(zhì)（如液體和固體）中的傳播速度？（如液體和固體）中的傳播速度？ 壓電換能器簡(jiǎn)介壓電換能器簡(jiǎn)介 有些物質(zhì)在沿一定方向受到壓力或拉力作用而發(fā)生形變時(shí)，其表面會(huì)產(chǎn)生電