对不同物质中声速传播快慢的研究

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1、对不同物质中声速传播快慢的研究实验者：#####同组实验者：#####浙江海洋学院指导老师#####班级：#####学号：######班级：#####学号：######摘要：本实验采用“相位比较法”和“时差法”来进行数据处理。通过媒质中声速的测量，可以了解被测媒质的特性或状态变化，因而声速测量有非常广泛的应用，如无损检测、测距和定位、t5测气体温度的瞬间变化、测液体的流速、测材料的弹性模量等。关键词：声速声速仪相位比较法时差法超声波介质1引言：声波是一种在弹性媒质中传播的纵波。对超声波（频率超过2×104Hz的声波）传播速度的测量在超声波测距、测量气体温度瞬间变化等方面具有

2、重大意义。超声波在媒质中的传播速度与媒质的特性及状态因素有关。因而通过媒质中声速的测定，可以了解媒质的特性或状态变化。2设计方法或设计原理2.1理论依据由波动理论得知，声波的传播速度v与声波频率和波长之间的关系为。所以只要测出声波的频率和波长，就可以求出声速。其中声波频率可由产生声波的电信号发生器的振荡频率读出，波长则可用相位比较法进行测量。相位比较法可以利用李萨如图形来判断相位差。当输入示波器的是两个频率严格一致的信号，则李萨如图一般情况下是稳定的椭圆。当两个信号的位相差由0变为π时，李萨如图由斜率为正的直线变为斜率为负的直线，S2的位置改变半波长。当△φ0→π△L=λ/

3、2。时差法是将脉冲调制信号加到发射换能器上，声波在介质中传播，经时间t之后，到达距离L处的接受换能器，由声速测试仪信号源时间显示窗口直接读出时间t，则可以用公式求出声波在介质中传播的速度：v=L/t。2.2实验方法实验仪器与器件：ＳＶ５型胜诉测量组合仪，ＧＯＳ－６０２１型双踪示波器，电缆线三条,水，铜棒，胶木棒。SV5型专用信号源发射波形接收波形测试仪接线盒发射接收示波器S1S2CH1（X）CH（Y）2相位法测量连接图SV5型专用信号源测试仪接线盒发射接收示波器CH1(X）CH2(Y)时差法连接图S1S2发射接收波形波形相位比较法测量波长：按相位比较法图连接好电路，发射端S

4、1接信号发生器CH1，接收端S2接至示波器通道1（CH1）。再从信号发生器CH2接示波器通道2（CH2），信号源自动工作在“连续波”方式；信号源的“声速传播介质”键设置在“空气”或“液体”位置。调整谐振频率，是谐振频率约在37KHZ左右。示波器将显示由CH1和CH2正旋信号的合成李萨如图形。摇动声速测试仪手柄，由近及远使S2缓慢移动，逐个记下示波器上相继出现利萨如图形为斜线时的S2的位置L1、L2、…、L10，填入数据表，记下实验室的温度，采用逐差法处理数据从而计算出速度V。时差法测量波长：按时差法连接图连接好电路，SV5的S1接接线盒的发射，S2接接线盒的接收，接受波形接

5、示波器的CHI(Y1)。信号源自动工作在“脉冲波”方式；信号源的“声速传播介质”键设置在“固体”位置。记下显示的时间。根据v=L/t计算出速度V。3实验结果与分析3.1实验数据与处理表A：空气中的声速：温度：t=17.0±0.50C谐振频率：37344HZ测量次数（i）123456789104.359.0513.5818.1622.7427.5431.9036.5741.1145.7423.0122.8522.9922.9523.0022.960mm0.067mm9.1840.0279.184±0.027mm343.0（m/s）1.1343.0±1.1m/s352.08-2

6、.6%表B：水中的声速：温度：t=15.0±0.50C谐振频率：36553HZ测量次数（i）1234567891023.1045.4066.5084.81184.85202.93105.21126.82147.19164.28103.72101.7997.78100.0497.72100.2mm2.6mm40.11.140.1±1.1mm1466（m/s）411466±41m/s1529.63-4.2%表C：固体中的声速：温度：18.0±0.50C铜棒长度（cm）16.820.824.8平均速度m/s传播时间526474传播速度（m＼ｓ）3230.7732503351.35

7、3277.37胶木棒长度（ｃｍ）17.821.825.8平均速度m/s传播时间Error!Nobookmarknamegiven.86104122传播速度（m＼ｓ）2069.772096.152114.752094.56V空气=343.0±1.1m/sV水=1466±41m/sV铜棒=3277±65m/sV胶木棒=2094±23m/s3.2实验效果分析空气水胶木棒铜棒343146620943277数据处理：=0.066mm=0.067=0.027mm=343.0m/s=1.1m/s=343.0±1.1m/s=352