駐波法測聲速實驗報告

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1、為了適應(yīng)公司新戰(zhàn)略的發(fā)展，保障停車場安保新項目的正常、順利開展，特制定安保從業(yè)人員的業(yè)務(wù)技能及個人素質(zhì)的培訓(xùn)計劃駐波法測聲速實驗報告　　駐波法測量聲速　　聲波是一種在彈性媒質(zhì)中傳播的機械波，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)。因而通過媒質(zhì)中聲速的測定，可以了解媒質(zhì)的特性或狀態(tài)變化。聲速測定在工業(yè)生產(chǎn)上具有一定的實用意義?！　∫?、實驗內(nèi)容　　1、用駐波法測定空氣中的聲速。　　2、用李薩茹圖形的變化，觀

2、測位相差?！　?、了解時差法測定超聲波的傳播速度?！　《嶒瀮x器　　SVX-5型聲速測試儀信號源SV-DH系列聲速測試儀　　實驗裝置　　三、預(yù)備知識介紹　　1.聲波目的-通過該培訓(xùn)員工可對保安行業(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，保障停車場安保新項目的正常、順利開展，特制定安保從業(yè)人員的業(yè)務(wù)技能及個人素質(zhì)的培訓(xùn)計劃　　頻率介于20Hz～20kHz的機械波振動在彈性介質(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，而超聲波具有波長短，易于定向發(fā)射和會聚等優(yōu)點，聲速實驗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，在極化方向上產(chǎn)生一定的電場強度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，材料的伸縮形變S與U之間有簡單的線性關(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之間有簡單的線性關(guān)系，因此我們就可以將正弦交流電信號變成壓電材料縱向的長度伸縮，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　　四、實驗原理根據(jù)聲波各參量之間的關(guān)系可知????f,其中?為波速,λ為波長,頻率。在實驗中,可以通過測定聲波的波長λ和頻率ff為求聲速。聲波的頻率f可以直接從低頻信號發(fā)生器(信號源)上讀出,而聲波的波長λ則常用共振干涉法(駐波法)和相位比較法(行波法)來測量?！　D2實驗裝置　　

5、1.共振干涉(駐波)法測聲速目的-通過該培訓(xùn)員工可對保安行業(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，保障停車場安保新項目的正常、順利開展，特制定安保從業(yè)人員的業(yè)務(wù)技能及個人素質(zhì)的培訓(xùn)計劃　　實驗裝置接線仍如圖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

6、距離L恰好等于半波長的整數(shù)倍時，即　　k=0，1，2，3??；　　形成駐波共振。任意兩個相鄰的共振態(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，示波器上的信號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)尺測得，頻率f即可求得聲速。　　實驗裝置接線如圖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媒質(zhì)到達接收器S2，合成振動方程為：　　在發(fā)射波和接收波之間產(chǎn)生相位差：　　見圖3目的-通過該培訓(xùn)員工可對保安行業(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，保障停車場安保新項目的正常、順利開展，特制定安保從業(yè)人員的業(yè)務(wù)技能及個人素質(zhì)的培訓(xùn)計劃　　橢圓，　　圖3合成振動　　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之間距離改變半個波長?L??/2，則??＝?。　　五、實驗步驟　　1.聲速測試儀系統(tǒng)的連接與調(diào)試　　接通電源，信號源自動工作在連續(xù)波方式，選擇的介質(zhì)為空氣的初始狀態(tài)，預(yù)熱15min。聲速測試儀和聲速測試儀信號源及

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