用駐波法測聲速

1、 用駐波法測聲速實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 學(xué)會用駐波法測空氣中的聲速2. 學(xué)會用逐差法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)原理頻率介于20Hz20kHz的機(jī)械波振動在彈性介質(zhì)中的傳播就形成聲波，介于20kHz500MHz的稱為超聲波，超聲波的傳播速度就是聲波的傳播速度，而超聲波具有波長短，易于定向發(fā)射和會聚等優(yōu)點(diǎn)，聲速實(shí)驗(yàn)所采用的聲波頻率一般都在20KHz60kHz之間。在此頻率范圍內(nèi)，采用壓電陶瓷換能器作為聲波的發(fā)射器、接收器、效果最佳。使S1發(fā)出一平面波。S2作為超聲波接收頭，把接收到的聲壓轉(zhuǎn)換成交變的正弦電壓信號后輸入示波器觀察，示波器置掃描方式。S2在接收超聲波的同時(shí)還反射一部分超聲波。這樣，由S1發(fā)出的超

2、聲波和由S2反射的超聲波在S1和S2之間產(chǎn)生定域干涉。當(dāng)S1和S2之間的距離L恰好等于半波長的整數(shù)倍時(shí)，即 ， k = 0，1，2，3 ；形成駐波共振。任意兩個相鄰的共振態(tài)之間，S2的位移為， 所以當(dāng)S1和S2之間的距離L連續(xù)改變時(shí)，示波器上的信號幅度每一次周期性變化，相當(dāng)于S1和S2之間的距離改變了。此距離可由讀數(shù)標(biāo)尺測得，頻率由信號發(fā)生器讀得，由即可求得聲速。實(shí)驗(yàn)步驟只有當(dāng)換能器S1和S2發(fā)射面與接收面保持平行時(shí)才有較好的接收效果；為了得到較清晰的接收波形，應(yīng)將外加的驅(qū)動信號頻率調(diào)節(jié)到發(fā)射換能器S1諧振頻率點(diǎn)處，才能較好地進(jìn)行聲能與電能的相互轉(zhuǎn)換，提高測量精度，以得到較好的實(shí)驗(yàn)效果。超聲換

3、能器工作狀態(tài)的調(diào)節(jié)方法如下：各儀器都正常工作以后，首先調(diào)節(jié)聲速測試儀信號源輸出電壓(100mV500mV之間)，調(diào)節(jié)信號頻率（在2545kHz），觀察頻率調(diào)整時(shí)接收波的電壓幅度變化，在某一頻率點(diǎn)處(34.537.5kHz之間)電壓幅度最大，同時(shí)聲速測試儀信號源的信號指示燈亮，此頻率即是壓電換能器S1、S2相匹配的頻率點(diǎn)，記錄頻率i ，改變S1和S2之間的距離，適當(dāng)選擇位置(即：至示波器屏上呈現(xiàn)出最大電壓波形幅度時(shí)的位置)，再微調(diào)信號頻率，如此重復(fù)調(diào)整，再次測定工作頻率，共測5次，取平均值0 。將測試方法設(shè)置到連續(xù)波方式，把聲速測試儀信號源調(diào)到共振工作頻率（根據(jù)共振特點(diǎn)觀察波幅變化進(jìn)行調(diào)節(jié)）。

4、在共振頻率下，將S2移近S1處，依次記下各振幅最大時(shí)的讀數(shù)標(biāo)尺位置L1、L2 共10個值； 記下室溫t ； 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)序號12345678f Hz3716437165371673716837168371693716837169Xn8.060cm8.500cm8.968cm9.422cm9.890cm10.360cm10.820cm11.276cm序號910111213141516f Hz3716937168371683716837168371693716937169Xn11.746cm12.204cm'12.660cm13.120cm13.590cm14.040cm14.500cm14.960cm實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理L1=3.782cm L2=3.774cm L3=3.776cm L4=3.770cmL5=3.756cm L6=3.752cm L7=3.754cm L8=3.760cm LN平均值=3.7