对不同物质中声速传播快慢的研究（精品）.doc

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1、对不同物质中声速传播快慢的研究实验者：#####同组实验者：#####浙江海洋学院指导老师#####班级：#####学号：######班级：#####学号：######摘要：本实验采用“相位比较法”和“时差法”来进行数据处理。通过媒质中声速的測量，可以了解被测媒质的特性或状态变化，因而声速测量有非常广泛的应用，如无损检测、测距和定位、t5测气体温度的瞬间变化、测液体的流速、测材料的弹性模量等。关键词：声速声速仪相位比较法时差法超声波介质1引言：声波是一种在弹性媒质中传播的纵波。对超声波（频率超过2X104HZ的声波）传播速度的测量在超声波测距

2、、测量气体溫度瞬间变化等方面具有重大意义。超声波在媒质中的传播速度与媒质的特性及状态因素有关。因而通过媒质中声速的测定，可以了解媒质的特性或状态变化。2设计方法或设计原理2.1理论依据由波动理论得知，声波的传播速度卩与声波频率和波长久之间的关系为V=^o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，波长则可用相位比较法进行测量。相位比较法可以利用李萨如图形来判断相位差。当输入示波器的是两个频率严格一致的信号，则李萨如图一般情况下是稳定的椭圆。当两个信号的位相差由（）变为7T时，李萨如图由斜

3、率为正的直线变为斜率为负的直线，S2的位遐改变半波长.当0-＞口AL=X/2o时差法是将脉冲调制信号加到发射换能器上，声波在介质中传播，经时间t之后，到达距离L处的接受换能器，由声速测试仪信号源时间显示窗口直接读出时间t,则可以用公式求出声波在介质中传播的速度：v=L/to2.2实验万法实验仪器与器件：SV5型胜诉测量组合仪，GOS-6021型双踪示波器，电缆线三条，水，铜棒，胶木棒°接波O发波OsoCL(XCH6oSV5型专用测试仪发0-接9相位法测最连接图收O发桧OO51O示CHI(CH200时差法连接图相位比较法测量波长：按相位比较法图

4、连接好电路，发射端S1接信号发生器CH1,接收端S2接至示波器通道1(CHI)o再从信号发生器CH2接示波器通道2(CH2),信号源自动工作在“连续波”方式；信号源的“声速传播介质”键设置在“空气”或“液体”位遐。调整谐振频率，是谐振频率约在37KHZ左右。示波器将显示由CH1和CH2正旋信号的合成李萨如图形。摇动声速测试仪手柄，由近及远使S2缓慢移动，逐个记下示波器上相继出现利萨如图形为斜线时的S2的位置叮、L2、…、L10,填入数据表，记下实验室的温度，釆用逐差法处理数扌居从而计算出速度VO时差法测量波长：按时差法连接图连接好电路，SV5

5、的S1接接线盒的发射，S2接接线盒的接收，接受波形接示波器的(：HI(Y1)。信号源自动工作在“脉冲波”方式；信号源的“声速传播介质”键设遐在“固体”位遐。记下显示的时间•根据v=T,/t计算出速度V。3实验结果与分析3.1实验数据与处理表A：空气中的声速：温度:t=17.0±0.5°C谐振频率：f=37344Hz测量次数(i)12345678910兀伽n)4.359.0513.5818.1622.7427.5431.9036.5741.1145.7斗Aa;=兀+气一兀(加加；23.()122.8522.9922.9523.()0Ax=22.

6、960mmH=°-067mm-2—A=—Ax(mm)59.1842(A-=—xA—mm久5小0.027=9.184±0.027mm05(%)343.0△一=fxA-vJA(m/s)1.1V=343.()±1.1m/s—嚅(%)352.08-2.6%表水中的声速：温度：t二15.0±0.5°C谐振频率：f=36553Hz测量次数(i)123斗5678910xi(/n/77)23.1045.4066.5084.81105.21126.82147.19164.28184.85202.93=E+5一兀•(mm]103.72101.7997.78100

7、.0497.72Ax=:100.2mmA-=2.6A.vmm—•2—2=—Ax(mm)40.1A-=A2A=—xA5頑(嘶1.1A=40.1±1.1mm铜棒长度(cm)16.820.824.8平均速度m/s传播时间526474传播速度(ms)3230.7732503351.353277.37胶木棒长度(cm)17.821.825.8平均速度m/s传播时间错误！未指定书签。86104122传播速度(ms)2069.772096.152114.752094.56表C:固体中的声速:▽5(%)1466A-=/xA-(m/s)41V=1466+4

8、1m/s心尿)1529.63-4.2%温度：18.0±0.5°CV空气二343.0±1.1m/sV^=1466±41m/sV^=3277±65m/sV胶木讦2094