用驻波法测声速.doc

《用驻波法测声速.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、用驻波法测声速实验目的1.学会用驻波法测空气中的声速2.学会用逐差法处理实验数据实验仪器实验原理频率介于20Hz～20kHz的机械波振动在弹性介质中的传播就形成声波，介于20kHz～500MHz的称为超声波，超声波的传播速度就是声波的传播速度，而超声波具有波长短，易于定向发射和会聚等优点，声速实验所采用的声波频率一般都在20KHz～60kHz之间。在此频率范围内，采用压电陶瓷换能器作为声波的发射器、接收器、效果最佳。使S1发出一平面波。S2作为超声波接收头，把接收到的声压转换成交变的正弦电压信号后输入示波器观察，示波器置扫描方式。S2在接收超声波的同

2、时还反射一部分超声波。这样，由S1发出的超声波和由S2反射的超声波在S1和S2之间产生定域干涉。当S1和S2之间的距离L恰好等于半波长的整数倍时，即，k=0，1，2，3……；形成驻波共振。任意两个相邻的共振态之间，S2的位移为，所以当S1和S2之间的距离L连续改变时，示波器上的信号幅度每一次周期性变化，相当于S1和S2之间的距离改变了。此距离可由读数标尺测得，频率由信号发生器读得，由即可求得声速。实验步骤只有当换能器S1和S2发射面与接收面保持平行时才有较好的接收效果；为了得到较清晰的接收波形，应将外加的驱动信号频率调节到发射换能器S1谐振频率点处，

3、才能较好地进行声能与电能的相互转换，提高测量精度，以得到较好的实验效果。超声换能器工作状态的调节方法如下：各仪器都正常工作以后，首先调节声速测试仪信号源输出电压(100mV～500mV之间)，调节信号频率（在25～45kHz），观察频率调整时接收波的电压幅度变化，在某一频率点处(34.5～37.5kHz之间)电压幅度最大，同时声速测试仪信号源的信号指示灯亮，此频率即是压电换能器S1、S2相匹配的频率点，记录频率νi，改变S1和S2之间的距离，适当选择位置(即：至示波器屏上呈现出最大电压波形幅度时的位置)，再微调信号频率，如此重复调整，再次测定工作频率

4、，共测5次，取平均值0。将测试方法设置到连续波方式，把声速测试仪信号源调到共振工作频率（根据共振特点观察波幅变化进行调节）。在共振频率下，将S2移近S1处，依次记下各振幅最大时的读数标尺位置L1、L2…共10个值；记下室温t；实验数据序号12345678fHz3716437165371673716837168371693716837169Xn8.060cm8.500cm8.968cm9.422cm9.890cm10.360cm10.820cm11.276cm序号910111213141516fHz371693716837168371683716837

5、1693716937169Xn11.746cm12.204cm'12.660cm13.120cm13.590cm14.040cm14.500cm14.960cm实验数据处理L1=3.782cmL2=3.774cmL3=3.776cmL4=3.770cmL5=3.756cmL6=3.752cmL7=3.754cmL8=3.760cmLN平均值=3.7655cm波长=LN/4=0.941cm频率平均值=37168HzV测=349.751m/sV理论=345.30m/sE=1.289%