声速的测量实验报告声速的测量思考题

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1、声速的测量实验报告声速的测量思考题声速的测量实验报告一、实验名称：声速的测量二、实验目的1.了解声速的测量原理；2.掌握示波器和信号发生器的使用方法。3.掌握逐差法处理数据三、实验仪器示波器，信号发生器、声速测量仪四、实验原理在弹性介质中，频率从20Hz到20kHz的振动所激起的机械波称为声波，高于20kHz,称为超声波，超声波的频率范围在之间。超声波的传播速度，就是声波的传播速度。超声波具有波长短，易于定向发射等优点，在超声波段进行声速测量比较方便。由波动理论可知，波速与波长、频率有如下关系：，只要知道频率和波长就可以求出波速。本实验通过低频信号发生器控制换

2、能器，信号发生器的输出频率就是声波频率。声波的波长用驻波法（共振干涉法）和行波法（相位比较法）测量。图1：超声波测声速实验装置图图2：压电陶瓷换能器结构示意图压电陶瓷换能器（变压器）是利用极化后压电体的压电效应来实现电压输出的。其输入部分用正弦电压信号驱动，通过逆压电效应使其产生振动，振动波通过输入和输出部分的机械耦合到输出部分，输出部分再通过正压电效应产生电荷，实现压电体的电能-机械能-电能的两次变换，在压电变压器的谐振频率下获得最高输出电压。与电磁变压器相比，这具有体积小，质量轻，功率密度高，效率高，耐击穿，耐高温，不怕燃烧，无电第4页共5页磁干扰和电磁噪

3、声，且结构简单、便于制作、易批量生产，在某些领域成为电磁变压器的理想替代元件等优点。此类变压器用于开关转换器、笔记本电脑、制灯驱动器等。1.驻波法测波长由声源发出的平面波经前方的平面反射后，入射波与发射波叠加，它们波动方程分别是：叠加后合成波为：，求解可得各点振幅最大，称为波腹，对应的位置：各点振幅最小，称为波节，对应的位置：因此只要测得相邻两波腹（或波节）的位置、即可得波长。2.相位比较法测波长从换能器发出的超声波到达接收器，所以在同一时刻与处的波有一相位差：其中1是波长，—为和之间距离）。因为—改变一个波长时，相位差就改变。利用李萨如图形就可以测得超声波的

4、波长。图3：不同相位差对应的李萨如图型示例五、实验内容1.调整仪器使系统处于最佳工作状态，换能器共振频率约为35KHzo3.用驻波法（共振干涉法）测波长和声速。4.用相位比较法测波长和声速。5意事项1.确保换能器和端面的平行。2.信号发生器输出信号频率与压电换能器谐振频率保持一致。六、数据处理学生姓名：姚佳俊学号：20_30818指导老师：张怀作实验时间：2021年5月2日专业年级：石油工程20—级1、选择合适的超声波频率信号发生器输出信号的频率(Hz)36500.02、利用驻波法测量波长和声速表1.利用驻波法测量波长数据表格内容12345678910第4页共

5、5页移动磁鼓的位置(增加)_n(mm)51.1855.8660.4265.2269.6274.3279.0283.6888.3492.92移动磁鼓的位置(减小)_n1(mm)51.2055.8860.4465.2469.6474.3479.0483.7088.3692.94平均值Avg_n(mm)51.1955.8760.4365.2369.6374.3379.0383.6988.3592.93利用逐差法进行数据处理：表2.利用逐差法处理数据表格1234523.1423.1623.2623.1223.3声波波长：9.2784()声速：338.66()3、用相位

6、比较法测波长和声速表3.利用相位比较法测量波长数据表格内容12345678910移动磁鼓的位置(增加)_n(mm)50.6255.4860.3265.0469.8274.6279.4484.2089.0093.86移动磁鼓的位置(减小)_n1(mm)50.6455.5060.3465.0669.8474.6479.4684.2289.0293.88平均值Avg_n(mm)50.6355.4960.3365.0569.8374.6379.4584.2189.0124利用逐差法进行数据处理：表4.利用逐差法处理数据表格1234524.0023.9623.8823.

7、9624.04声波波长：9.5872()声速：349.93()计算相对误差：这里取空气温度为，则理论声速约为。第4页共5页声速测量值：344.295()相对测量误差为：0.260629%七、思考题20__年11月26日中午，成都的天空传来三声巨响，几乎全市的人都听到了。随之传来了各种猜测，不过并没有地面爆炸的迹象。有传言说当时在试飞“歼-20”战斗机，请解释此现象。可能为飞机在突破音障时发出的音爆。当物体接近音速时，会有一股强大的阻力，使物体产生强烈的震荡，速度衰减，这一现象俗称音障。突破音障时，由于物体本身对空气的压缩无法迅速传播，逐渐在物体的迎风面积累，最

8、终形成激波面。在激波面上，声学能量高度