用相位法测声速.doc

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1、用相位法测声速【实验目的】1、学习用相位法测量空气中的声速。2、了解空气中的声速与温度的关系。3、提高声学、电磁学等不同类型仪器的综合使用能力。4、了解换能器的原理及工作方式。【实验仪器】综合声速测定仪、综合声速测定仪信号源、双综示波器。【实验原理】1、声波的波速测量声速一般的方法是在给定声音信号的频率情况下，测量声信号的波长，由公式，计算出声速。图2实验连线示意图3、相位法测量声速的原理图2为实验连线示意图，它由综合声速测试仪、信号源、和示波器组成。声速测试仪装置的支架上部装有游标尺，游标尺的刀口下部装有两只压电换能器。作为发射超声波用的换能器固定在刀口的左端。另一只接收超声波用的换能

2、器装在刀口的右端，可沿着游标尺移动。两只换能器的相对位移可从游标尺上读得。使换能器发射超声波的正弦电压信号由信号源供给。正弦电压信号的频率直接在信号源的数码管上显示出来。换能器把接收到的超声波压转换成电压信号，用示波器观察。由信号源产生的一正弦波信号，一方面由“示波器”端钮将信号送入示波器的“（轴）”，另一方面由“换能器”端钮将信号送入综合测定仪的“”，再传送到“”，然后送入示波器的“(轴)”。在示波器上将显示出两个频率相等、振动方向相互垂直、位相差恒定的利萨如图形。由于两信号到达时间不同（或存在有波程差）而产生相位差。相位差不同，利萨如图形也不同。即合成后的方程为这是一个稳定的椭圆利萨

3、如图形。当时或这是一直线方程。即两者相位相同或相位差为的整数倍时，合成为一条直线。当时合成后的利萨如图形为正椭圆。可见利萨如图形随相位差的变化而改变。当连续移,增大与之间的距离时，利萨如图将从直线到椭圆再到直线变化，如图3所示。当改变一个波长时，即两信号的相位差改变时，图形就会重复出现同样斜率的直线。如图3所示。这样就可以测量出波长的长度。图3不同相位差对应的利萨如图【实验步骤】1、按图2所示接线，将换能器间距离调整到约50mm。信号源输出频率为，大约为36000。2、打开示波器电源，预热5分钟，待出现一条绿色的水平线。将开关置于“CH1”，显示X方向的正弦波形，然后将开关置于”CH2”

4、,显示Y方向的波形。应使两者的幅度大致相等。幅度不应过大。3、将示波器的旋钮旋到位置，示波器出现“椭圆”图形。将图形调至中间。旋转声速测定仪上的手轮，看图形的变化规律，看是否是从左到右再从右到左变化。4、将利萨如图形调成一条直线，并记住直线的位置。打开自动记录仪的电源开关，并清零。5、转动声速测定仪上的手轮，逐步增大换能器间距，观察相应的李萨如图形，直到图形再回到开始的直线位置时，记录下记录仪上的读数，并记录信号源上的频率。6、重复步骤。记录8组数据，填在相应的表内。五、数据记录序号12345678六、数据处理计算平均波长波长绝对不确定度平均频率频率绝对不确定度计算平均声速相对不确定度波

5、长绝对不确定度波速的完整表示