大物实验报告声速测定

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1、声速测定引言：本实验使用了超声声速测定仪、低频信号发生器(DF1027B).示波器(ST16B)设计了共振干涉法、相位比较法、时差法來进行超声速的测定，并对实验数据进行处理、分析，最终得岀声速，并与理论值进行比较。关键词：声速测定。Abstract：Thisexperimentusestheultrasonicvelocitymeasurementinstrument(DF1027B),lowfrequencysignalgenerator,oscilloscope(ST16B)designtheresonanceinterferometr

2、y,phasecomparisonmethod,thetimedifferencemethodforsupersonicweremeasured,andtheexperimentaldataprocessingandanalysis,finallyobtainsthespeedofsound,andcomparedwiththetheoreticalvalue.—•、实验目的1、了解超声波换能器的工作原理和功能；2、学习不同方法测定声速的原理和技术；3、熟悉测定仪和示波器的调节和使用；4、测定声速在空气小的传播速度。二、仪器设备ZKY.SS

3、超声声速测定仪、低频信号发生器、示波器。三、实验原理由波动理论得知，声波的传播速度v与声波频率和波长Z间的关系为。所以只要测出声波的频率和波长，就可以求出声速。其中声波频率可由产生声波的电信号发生器的振荡频率读出，波长则可用共振法和相位比较法进行测量。吋差法可通过测量某一定间隔距离声音传播的时间来测量声波的传播速度。压电陶瓷换能器木实验采用压电陶瓷换能器来实现声压和电压之间的转换。它主要由压电陶瓷环片、轻金属铅（做成喇叭形状，增加辐射面积）和重金屈（如铁）组成。压电陶瓷片rti多晶体结构的压电材料错钛酸铅制成。在压电陶瓷片的两个底面加上正弦

4、交变电压，它就会按正弦规律发生纵向伸缩，从而发出超声波。同样压电陶瓷可以在声压的作川下把声波信号转化为电信号。压电陶瓷换能器在声一电转化过程中信号频率保持不变。如图1所示，S1作为声波发射器，它把电信号转化为声波信号向空间发射。S2是信号接收器，它把接收到的声波信号转化为电信号供观察。其中S1是固定的，而S2可以左右移动。共振法测量波长由声源S1发出的声波，经介质（空气）传播到S2,S2在接收声波信号的同时反射部分声波信号。如果接收面（S2）lj发射面（S1）严格平行，入射波即在接收面上垂直反射，入射波与反射波相干涉形成驻波。反射面处是位移

5、的波节，声压的波腹。改变接收器为发射源Z间的距离，在一系列特定的距离上，空气中出现稳定的驻波共振现彖。此吋等于半波过压电转换，产生的电信号的电压值也最大（示波器显示波形的幅值最大）。因此，若保持频率不变，通过测最相邻两次接收信号达到极人值时接收面之间的距离，即可得到该波的波长，并用计算出声速。相位比较法测量波长声源S1发出声波后，在其周围形成声场，声场存介质屮任一点的振动相位是随时间而变化的，但它和声源振动的位相差不随时间变化。设声源方程对写成，距声源x处S2接，两处振动的位相差S八Sn+Z,若把两处振动分别输入到示波器x轴和y轴（如图2所

6、示），调节接收器使合振动为一斜率为正的直线。当，即时，合振动为一斜率为负的直线。当x为其它值时，合振动为椭圆。移动S2,当其合振动为直线的图形斜率正、负更替变化一次，S2移动的距离为一个波长。准确测定移动的这个距离，再根据声波频率求出声波的传播速度。时差法测量原理以上两种方法测声速都是用示波器观察波谷和波峰，或观察两个波间的相位差，原理是正确的，但读数位置不易确定。较精确测最声速是用声波时羌法。时差法在工程屮得到了广泛的应用，它是将经脉冲调制的电信号加到发射换能器上，声波在介质中传播，经过时间后，到达距离处的接收换能器，所以可以用以下公式求

7、出声波在介质中传播的速度。四、实验内容准备与声速测量系统的连接1、示波器POWERJF关置ON,调节亮度（INTENSITY）和聚焦（FOCUS）,使波形清晰。2、触发源（TRIG.SOURCE）开关置INT,触发方式（TRIG.MODE）开关置AUTO，触发电平（TRIG.LEVEL）右旋至锁定（LOCK）状态。3、声速测量时，专用信号源、测试仪、示波器Z间的连接方法见图9・4。谐振频率的调节(1)将测试方法设置到连续方式，按图9・4(a)所示连好线。按下CH1开关，调节示波器，能清楚地观察到同步的止弦波信号。(2)调节专用信号源上的“发

8、射强度”旋钮，使其输出电压在20VP-P左右，然后将换能器测试仪接线盒上的接收端接至示波器，将两声能转换探头靠近，按下CH2开关，调整信号频率，观察接收波的电压幅度变化，在某一频