聲速測(cè)量試驗(yàn)報(bào)告

1、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱： 聲速測(cè)量姓名學(xué)號(hào)班級(jí)第一實(shí)驗(yàn)樓411實(shí)驗(yàn)時(shí)間20日時(shí)段評(píng)分、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?, 了解聲波在空氣中和水中的傳播速度與媒質(zhì)狀態(tài)參量的關(guān)系;2, 學(xué)習(xí)兩種測(cè)量空氣、水中聲速的方法；二、實(shí)驗(yàn)儀器與器件聲速測(cè)定儀；低頻信號(hào)發(fā)生器；示波器；電纜線三條三、實(shí)驗(yàn)原理及計(jì)算公式：1 .聲波在空氣中的傳播速度在理想氣體中的傳播速度:RT式中是氣體的比熱比和摩爾質(zhì)量，T為絕對(duì)溫度，R為普適氣體常數(shù)。由上式可知，聲速僅與氣體的溫度和性質(zhì)有關(guān)，與聲源的頻率無關(guān)。 在傳播媒質(zhì)白勺溫度為 t°C時(shí)，干燥空氣聲速為：V0 1tToVo 1t273.15331.5 0.6t (m/s)2 .測(cè)量

2、聲速的實(shí)驗(yàn)方法聲速的測(cè)量方法可分為兩類：第一類：直接根據(jù)傳播距離 S和所需時(shí)間t與聲速的關(guān)系式 V=S/t ,測(cè)量傳播距離S和所需時(shí)間t后即可算出聲速，稱為“時(shí)差法”。這是工程應(yīng)用中常用的方法。第二類：利用聲源波長(zhǎng)、頻率與聲速的關(guān)系式V f ,測(cè)量出聲波頻率f和波長(zhǎng) ，算出聲速V。本實(shí)驗(yàn)用第二類方法測(cè)量聲速。其中：聲波頻率f可直接由信號(hào)發(fā)生器的頻率讀出，本實(shí)驗(yàn)的主要任務(wù)是測(cè)量聲波的波長(zhǎng)。波長(zhǎng)可以用下面兩種方法測(cè)量：（1）共振干涉法：聲波在S （聲波源）、及（接收器）之間，形成相互干涉疊加，疊加的波可近似地看作具有弦駐波加行波的特征。根據(jù)駐波波節(jié)與波長(zhǎng)的關(guān)系：L波節(jié)= /2可測(cè)量波長(zhǎng)。(2)相位

3、比較法：根據(jù)行波特點(diǎn)：沿波傳播方向上的任何兩點(diǎn)，其相位和聲源相位之間的相 位差相等時(shí)，這兩點(diǎn)間的距離就是波長(zhǎng)的整數(shù)倍。據(jù)此可以測(cè)量波長(zhǎng)。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1共振干涉法測(cè)空氣中的聲速(1)按圖7-5-4接好實(shí)驗(yàn)裝置。即：聲波源Si與 相接，接收器S2與 相接。調(diào)節(jié) Si和Q的端面相互平行，并與移動(dòng)方向相互垂直；調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器的 參數(shù)(大約 ),使 與 形成共振。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生共振時(shí)， 在示波器屏上將看到 圖形。且聲壓最大處對(duì)應(yīng)圖 形的 位置。(2)先進(jìn)行粗測(cè)，在示波器屏上觀察在測(cè)量范圍內(nèi)是否保證有 個(gè)清晰的測(cè)試點(diǎn)。 然后測(cè)量L值。2相位比較法測(cè)空氣中的聲速(1)按圖7-5-6接好實(shí)驗(yàn)裝置。即：聲波源

4、Si與 相接并與示波器相接，接收器$與 相接。調(diào)節(jié)S和S2的端面相互平行，并與移動(dòng)方向相互垂直；調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器的 參數(shù)(大約 ),使示波器屏 上看到 圖形。當(dāng)示波器屏上出現(xiàn) 時(shí)，即為測(cè)量點(diǎn)的標(biāo)記位置。(2)先進(jìn)行粗測(cè)，在示波器屏上觀察在測(cè)量范圍內(nèi)是否保證有 個(gè)清晰的測(cè)試點(diǎn)。 然后測(cè)量L值。3利用共振干涉法、相位比較法測(cè)水中的聲速將上述連接好的實(shí)驗(yàn)裝置放入專用的水槽中，并與上面測(cè)量空氣中的聲速方法、步驟相同，測(cè)量聲波在水中的傳播速度。 五、注意事項(xiàng)聲波源S接在信號(hào)源的功率輸出端！測(cè)量前一定要調(diào)好共振頻率！測(cè)量水中聲速時(shí)注意水位的控制！。六、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理1.共振干涉法測(cè)空氣中聲速(聲源頻

5、率f kHz ；室溫t °C)振1幅最大位置L°L5L1L6L2L7L3LsL4L9Li測(cè)量值LiLi 5 Li-1 5 1L 5Li5 i °/22U L叫 laU lb一 2匚52u - u L5v fUv 7 丹）2（均2 =Uvv理論 331.5 °,6tv測(cè)量里論2相位比較法測(cè)空氣中聲速（聲源頻率fkHz ；室溫t0C ）位相差 的位置LoL5LiLgL2L7L3LsL4L9Li測(cè)量值LiLi 5Li-1 5 1L -Li5 i o/22U L/ laU lb_ 2 L52U - U l5v f 一Uv件)2 (巴)2 =Uvv里論 331.5 0.6tv測(cè)量v理論3.相位比較法測(cè)水中聲速 （聲源頻率fkHz ；室溫t0C ）位相差 的位置LoL5LiL6L2L7L3LsL4L9Li測(cè)量值LiLi 5 Li1 5LcLi5 i o/22UL VU LaU Lb-2 L 52u -U L5v fUv/ Uf 2/ U 2/(/()=Uv七、定性分析測(cè)量結(jié)果的誤差原因八、預(yù)習(xí)作業(yè)題1 .聲速與那些因素有關(guān)？測(cè)量時(shí)為什么選擇超聲波作為聲源?2 .為什么換能器要在諧振頻率條件下進(jìn)行聲速測(cè)量？怎樣判斷并調(diào)整系統(tǒng)的諧振狀態(tài)?