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时间:2020-04-02
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1、【实验题目】声速的测定班级姓名学号【实验题目】声速的测定班级姓名学号上课日期2015年月日教室房间组号任课教师签字:最终成绩:【实验目的】1.了解压电陶瓷换能器的功能2.了解超声波产生和接收的原理3.学会用共振干涉法和相位比较法和时差法测定声速。【实验原理】1.压电传感器的工作原理。2.共振干涉(驻波)法测量波长的原理。3.相位比较法测量波长的原理。5/5【实验题目】声速的测定班级姓名学号4.时差法测量声速的原理:声波传播的距离L与传播的时间t存在下列关系:L=V*t,只要测出L和t就可测出声波传播的速度V。通过测量二换能器发
2、射接收平面之间距离L和时间t,就可以计算出当前介质下的声波传播速度。固体中的纵波声速:铝:C棒=5150m/s,有机玻璃:C棒=1500~2200m/s。5.固体介质中的声速测量在固体中传播的声波是很复杂的,它包括纵波、横波、扭转波、弯曲波、表面波等,而且各种声速都与固体棒的形状有关,金属棒一般为各向异性结晶体,沿任何方向可有三种波传播。所以本仪器实验时采用同样材质和形状的固体棒。固体介质中的声速测量需另配专用的SVG固体测量装置,用时差法进行测量。实验提供两种测试介质:有机玻璃棒和铝棒。每种材料有长50mm三根样品,只需将样
3、品组合成不同长度测量两次,即可按上面的方法算出声速:(5-2-11)图5-2-5测量固体介质中声速的接线图(1)按图5-2-5连接线路,将测试方法设置到“脉冲波”方式。(2)将接收增益调到适当位置(一般为最大位置),以计时器不跳字为好。将发射换能器发射端面朝上竖立放置于托盘上,在换能器端面和固体棒的端面上涂上适量的耦合剂,再把固体棒放在发射面上,使其紧密接触并对准,然后将接收换能器接收端面放置于固体棒的上端面上并对准,利用接收换能器的自重与固体棒端面接触。(3)记录计时器的读数为ti-1(时间由声速测试仪信号源时间显示窗口直接
4、读出)5/5【实验题目】声速的测定班级姓名学号,固体棒的长度为Li-1。(4)移开接收换能器,将另1根固体棒端面上涂上适量的耦合剂,置于下面一根固体棒之上,并保持良好接触,再放上接收换能器,这时计时器的读数为ti,固体棒的长度为Li。测量超声波在不同固体介质中传播的平均速度时,只要将不同的介质同时置于两换能器之间就可进行测量。因为固体中声速较高、固体棒的长度有限等原因,测量所得结果仅作参考。使用完毕后,用干燥清洁的抹布将测试架、换能器及试件清洁干净。【实验仪器】【实验内容】【注意事项】1、换能器共振频率在37kHZ左右,先找共
5、振频率,并保持此频率不变,然后测量波长;2、在操作过程中,换能器S1与S2不能相碰,以免损坏压电晶体,S1与S2距离从约5厘米开始测量。3、由于声速在空气(或液体)中衰减较大,其振幅随S2远离S1而显著变小,所以,实验中,应配合调节示波器的Y轴放大旋钮。4、测量时,旋转鼓轮应向同一方向旋转,以避免空程误差。【实验原始数据】1.共振频率KHzKHzKHz室温5/5【实验题目】声速的测定班级姓名学号【实验数据处理】1.计算共振频率(注意:单位,有效数字位数)2.计算空气中声速及相对误差。(要求:先代入数据,再得结果。注意:单位,有
6、效数字位数)理论值:共振干涉法i01234波长567声速相对误差相位比较法i01234波长567声速5/5【实验题目】声速的测定班级姓名学号相对误差3.计算固体中声速及相对误差铝块中:===有机玻璃中:===【思考题】在振幅法(共振干涉法)中,为什么要在波振幅为极大时进行测量?在相位法中,为什么要在李萨如图形呈直线时进行测量?【实验小结】5/5
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