駐波法測(cè)聲速實(shí)驗(yàn)報(bào)告

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1、為了適應(yīng)公司新戰(zhàn)略的發(fā)展，保障停車場(chǎng)安保新項(xiàng)目的正常、順利開(kāi)展，特制定安保從業(yè)人員的業(yè)務(wù)技能及個(gè)人素質(zhì)的培訓(xùn)計(jì)劃駐波法測(cè)聲速實(shí)驗(yàn)報(bào)告　　駐波法測(cè)量聲速　　聲波是一種在彈性媒質(zhì)中傳播的機(jī)械波，頻率低于20Hz的聲波稱為次聲波；頻率在20Hz－20KHz的聲波可以被人聽(tīng)到，稱為可聞聲波；頻率在20KHz以上的聲波稱為超聲波。超聲波在媒質(zhì)中的傳播速度與媒質(zhì)的特性及狀態(tài)因素有關(guān)。因而通過(guò)媒質(zhì)中聲速的測(cè)定，可以了解媒質(zhì)的特性或狀態(tài)變化。聲速測(cè)定在工業(yè)生產(chǎn)上具有一定的實(shí)用意義?！　∫?、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容　　1、用駐波法測(cè)定空氣中的聲速?！　?、用李薩茹圖形的變化，觀

2、測(cè)位相差。　　3、了解時(shí)差法測(cè)定超聲波的傳播速度。　　二、實(shí)驗(yàn)儀器　　SVX-5型聲速測(cè)試儀信號(hào)源SV-DH系列聲速測(cè)試儀　　實(shí)驗(yàn)裝置　　三、預(yù)備知識(shí)介紹　　1.聲波目的-通過(guò)該培訓(xùn)員工可對(duì)保安行業(yè)有初步了解，并感受到安保行業(yè)的發(fā)展的巨大潛力，可提升其的專業(yè)水平，并確保其在這個(gè)行業(yè)的安全感。為了適應(yīng)公司新戰(zhàn)略的發(fā)展，保障停車場(chǎng)安保新項(xiàng)目的正常、順利開(kāi)展，特制定安保從業(yè)人員的業(yè)務(wù)技能及個(gè)人素質(zhì)的培訓(xùn)計(jì)劃　　頻率介于20Hz～20kHz的機(jī)械波振動(dòng)在彈性介質(zhì)中的傳播就形成聲波，介于20kHz～500MHz的稱為超聲波，超聲波的傳播速度就是聲波的傳播

3、速度，而超聲波具有波長(zhǎng)短，易于定向發(fā)射和會(huì)聚等優(yōu)點(diǎn)，聲速實(shí)驗(yàn)所采用的聲波頻率一般都在20KHz～60kHz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?！　?.壓電陶瓷換能器　　壓電陶瓷換能器是由壓電陶瓷片和輕重兩種金屬組成。壓電陶瓷片是由一種多晶結(jié)構(gòu)的壓電材料，在一定溫度下經(jīng)極化處理制成的。它具有壓電效應(yīng)，即受到與極化方向一致的應(yīng)力T時(shí)，在極化方向上產(chǎn)生一定的電場(chǎng)強(qiáng)度E且具有線性關(guān)系：E?g?T,即力→電，稱為正壓電效應(yīng)；當(dāng)與極化方向一致的外加電壓U加在壓電材料上時(shí)，材料的伸縮形變S與U之間有簡(jiǎn)單的線性關(guān)系：S?

4、d?U，即電→力，稱為逆壓電效應(yīng)。其中g(shù)為比例系數(shù)，d為壓電常數(shù)，與材料的性質(zhì)有關(guān)。由于E與T，S與U之間有簡(jiǎn)單的線性關(guān)系，因此我們就可以將正弦交流電信號(hào)變成壓電材料縱向的長(zhǎng)度伸縮，使壓電陶瓷片成為超聲波的波源。即壓電換能器可以把電能轉(zhuǎn)換為聲能作為超聲波發(fā)生器，反過(guò)　　四、實(shí)驗(yàn)原理根據(jù)聲波各參量之間的關(guān)系可知????f,其中?為波速,λ為波長(zhǎng),頻率。在實(shí)驗(yàn)中,可以通過(guò)測(cè)定聲波的波長(zhǎng)λ和頻率ff為求聲速。聲波的頻率f可以直接從低頻信號(hào)發(fā)生器(信號(hào)源)上讀出,而聲波的波長(zhǎng)λ則常用共振干涉法(駐波法)和相位比較法(行波法)來(lái)測(cè)量。　　圖2實(shí)驗(yàn)裝置　　

5、1.共振干涉(駐波)法測(cè)聲速目的-通過(guò)該培訓(xùn)員工可對(duì)保安行業(yè)有初步了解，并感受到安保行業(yè)的發(fā)展的巨大潛力，可提升其的專業(yè)水平，并確保其在這個(gè)行業(yè)的安全感。為了適應(yīng)公司新戰(zhàn)略的發(fā)展，保障停車場(chǎng)安保新項(xiàng)目的正常、順利開(kāi)展，特制定安保從業(yè)人員的業(yè)務(wù)技能及個(gè)人素質(zhì)的培訓(xùn)計(jì)劃　　實(shí)驗(yàn)裝置接線仍如圖2所示，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(hào)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)出的超聲波和由S2反射的超聲波在S1和S2之間產(chǎn)生定域干涉?！　‘?dāng)S1和S2之間的

6、距離L恰好等于半波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，即　　k=0，1，2，3??；　　形成駐波共振。任意兩個(gè)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(hào)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　　由信號(hào)發(fā)生器讀得，由?　　2.相位比較法　　???f?2。此距離?2可由讀數(shù)標(biāo)尺測(cè)得，頻率f即可求得聲速。　　實(shí)驗(yàn)裝置接線如圖2所示，置示波器功能于X－Y方式。當(dāng)S1發(fā)出的平面超聲波通過(guò)媒質(zhì)到達(dá)接收器S2，合成振動(dòng)方程為：　　在發(fā)射波和接收波之間產(chǎn)生相位差：　　見(jiàn)圖3目的-通過(guò)該培訓(xùn)員工可對(duì)保安行業(yè)有初步了解，并

7、感受到安保行業(yè)的發(fā)展的巨大潛力，可提升其的專業(yè)水平，并確保其在這個(gè)行業(yè)的安全感。為了適應(yīng)公司新戰(zhàn)略的發(fā)展，保障停車場(chǎng)安保新項(xiàng)目的正常、順利開(kāi)展，特制定安保從業(yè)人員的業(yè)務(wù)技能及個(gè)人素質(zhì)的培訓(xùn)計(jì)劃　　橢圓，　　圖3合成振動(dòng)　　改變S1和S2之間的距離L，相當(dāng)于改變了發(fā)射波和接收波之間的相位差，熒光屏上的圖形也隨L不斷變化。顯然，當(dāng)S1、S2之間距離改變半個(gè)波長(zhǎng)?L??/2，則??＝??！　∥?、實(shí)驗(yàn)步驟　　1.聲速測(cè)試儀系統(tǒng)的連接與調(diào)試　　接通電源，信號(hào)源自動(dòng)工作在連續(xù)波方式，選擇的介質(zhì)為空氣的初始狀態(tài)，預(yù)熱15min。聲速測(cè)試儀和聲速測(cè)試儀信號(hào)源及

8、雙蹤示波器之間的連接如圖2所示?！　?）測(cè)試架上的換能器與聲速測(cè)試儀信號(hào)源之間的連接　　信號(hào)源面板上的發(fā)射端換能器接口(S1)，用于輸出相應(yīng)頻率的功率