用駐波法測(cè)聲速.doc

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1、用駐波法測(cè)聲速實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.學(xué)會(huì)用駐波法測(cè)空氣中的聲速2.學(xué)會(huì)用逐差法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)原理頻率介于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。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

2、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。當(dāng)S1和S2之間的距離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。此距離可由讀數(shù)標(biāo)尺測(cè)得，頻率由信號(hào)發(fā)生器讀得，由即可求得聲速。實(shí)驗(yàn)步驟只有當(dāng)換能器S1和S2發(fā)射面與接收面保持平行時(shí)才有較好的接收效果；為了得到較清晰的接收波形，應(yīng)將外加的驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻率調(diào)節(jié)到發(fā)射換能器S1諧振頻率點(diǎn)處，

3、才能較好地進(jìn)行聲能與電能的相互轉(zhuǎn)換，提高測(cè)量精度，以得到較好的實(shí)驗(yàn)效果。超聲換能器工作狀態(tài)的調(diào)節(jié)方法如下：各儀器都正常工作以后，首先調(diào)節(jié)聲速測(cè)試儀信號(hào)源輸出電壓(100mV～500mV之間)，調(diào)節(jié)信號(hào)頻率（在25～45kHz），觀察頻率調(diào)整時(shí)接收波的電壓幅度變化，在某一頻率點(diǎn)處(34.5～37.5kHz之間)電壓幅度最大，同時(shí)聲速測(cè)試儀信號(hào)源的信號(hào)指示燈亮，此頻率即是壓電換能器S1、S2相匹配的頻率點(diǎn)，記錄頻率νi，改變S1和S2之間的距離，適當(dāng)選擇位置(即：至示波器屏上呈現(xiàn)出最大電壓波形幅度時(shí)的位置)，再微調(diào)信號(hào)頻率，如此重復(fù)調(diào)整，再次測(cè)定工作頻率

4、，共測(cè)5次，取平均值0。將測(cè)試方法設(shè)置到連續(xù)波方式，把聲速測(cè)試儀信號(hào)源調(diào)到共振工作頻率（根據(jù)共振特點(diǎn)觀察波幅變化進(jìn)行調(diào)節(jié)）。在共振頻率下，將S2移近S1處，依次記下各振幅最大時(shí)的讀數(shù)標(biāo)尺位置L1、L2…共10個(gè)值；記下室溫t；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)序號(hào)12345678fHz3716437165371673716837168371693716837169Xn8.060cm8.500cm8.968cm9.422cm9.890cm10.360cm10.820cm11.276cm序號(hào)910111213141516fHz371693716837168371683716837

5、1693716937169Xn11.746cm12.204cm'12.660cm13.120cm13.590cm14.040cm14.500cm14.960cm實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理L1=3.782cmL2=3.774cmL3=3.776cmL4=3.770cmL5=3.756cmL6=3.752cmL7=3.754cmL8=3.760cmLN平均值=3.7655cm波長(zhǎng)=LN/4=0.941cm頻率平均值=37168HzV測(cè)=349.751m/sV理論=345.30m/sE=1.289%