用相位法測(cè)聲速

1、精選文檔 用相位法測(cè)聲速 【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、學(xué)習(xí)用相位法測(cè)量空氣中的聲速。2、了解空氣中的聲速與溫度的關(guān)系。3、提高聲學(xué)、電磁學(xué)等不同類(lèi)型儀器的綜合使用能力。4、了解換能器的原理及工作方式?！緦?shí)驗(yàn)儀器】綜合聲速測(cè)定儀、綜合聲速測(cè)定儀信號(hào)源、雙綜示波器?！緦?shí)驗(yàn)原理】1、 聲波的波速 測(cè)量聲速一般的方法是在給定聲音信號(hào)的頻率情況下，測(cè)量聲信號(hào)的波長(zhǎng)，由公式，計(jì)算出聲速。 圖 2 實(shí)驗(yàn)連線示意圖3、相位法測(cè)量聲速的原理圖2為實(shí)驗(yàn)連線示意圖，它由綜合聲速測(cè)試儀、信號(hào)源、和示波器組成。聲速測(cè)試儀裝置的支架上部裝有游標(biāo)尺，游標(biāo)尺的刀口下部裝有兩只壓電換能器。作為發(fā)射超聲波用的換能器固定在刀口的左端。另一只接

2、收超聲波用的換能器裝在刀口的右端，可沿著游標(biāo)尺移動(dòng)。兩只換能器的相對(duì)位移可從游標(biāo)尺上讀得。使換能器發(fā)射超聲波的正弦電壓信號(hào)由信號(hào)源供給。正弦電壓信號(hào)的頻率直接在信號(hào)源的數(shù)碼管上顯示出來(lái)。換能器把接收到的超聲波壓轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，用示波器觀察。由信號(hào)源產(chǎn)生的一正弦波信號(hào)，一方面由“示波器”端鈕將信號(hào)送入示波器的“（軸）”，另一方面由“換能器”端鈕將信號(hào)送入綜合測(cè)定儀的“”，再傳送到“”，然后送入示波器的“(軸)”。在示波器上將顯示出兩個(gè)頻率相等、振動(dòng)方向相互垂直、位相差恒定的利薩如圖形。由于兩信號(hào)到達(dá)時(shí)間不同（或存在有波程差）而產(chǎn)生相位差。 相位差不同，利薩如圖形也不同。即 合成后的方程為這是一個(gè)

3、穩(wěn)定的橢圓利薩如圖形。當(dāng)時(shí) 或 這是一直線方程。即兩者相位相同或相位差為的整數(shù)倍時(shí)，合成為一條直線。當(dāng)時(shí)合成后的利薩如圖形為正橢圓?？梢?jiàn)利薩如圖形隨相位差的變化而改變。當(dāng)連續(xù)移,增大與之間的距離時(shí)，利薩如圖將從直線到橢圓再到直線變化，如圖3所示。當(dāng)改變一個(gè)波長(zhǎng)時(shí)，即兩信號(hào)的相位差改變時(shí)，圖形就會(huì)重復(fù)出現(xiàn)同樣斜率的直線。如圖3所示。這樣就可以測(cè)量出波長(zhǎng)的長(zhǎng)度。 圖 3 不同相位差對(duì)應(yīng)的利薩如圖【實(shí)驗(yàn)步驟】1、按圖2 所示接線，將換能器間距離調(diào)整到約50mm。信號(hào)源輸出頻率為，大約為36000。2、打開(kāi)示波器電源，預(yù)熱5分鐘，待出現(xiàn)一條綠色的水平線。將開(kāi)關(guān)置于“CH1”，顯示X方向的正弦波形，然后將開(kāi)關(guān)置于”CH2”,顯示Y方向的波形。應(yīng)使兩者的幅度大致相等。幅度不應(yīng)過(guò)大。3、將示波器的旋鈕旋到位置，示波器出現(xiàn)“橢圓”圖形。將圖形調(diào)至中間。旋轉(zhuǎn)聲速測(cè)定儀上的手輪，看圖形的變化規(guī)律，看是否是從左到右再?gòu)挠业阶笞兓?、將利薩如圖形調(diào)成一條直線，并記住直線的位置。打開(kāi)自動(dòng)記錄儀的電源開(kāi)關(guān)，并清零。5、轉(zhuǎn)動(dòng)聲速測(cè)定儀上的手輪，逐步增大換能器間距，觀察相應(yīng)的李薩如圖形，直到圖形再回到開(kāi)始的直線位置時(shí)，記錄下記錄儀上的讀數(shù)，并記錄信號(hào)源上的頻率。6、重復(fù)步驟。記錄8組數(shù)據(jù)，填在相應(yīng)的表內(nèi)。五、數(shù)據(jù)記錄序號(hào)12345678六、數(shù)據(jù)處理計(jì)