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超声声速的测定
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华北水利水电学院 大学物理试验中心
掌握用驻波法和相位比较法测量空气中声速
加深对驻波和振动合成理论知识了解，了解超声压电换能器结构和原理
深入掌握信号源和示波器使用，培养综合使用仪器能力
﹡试验目标与要求
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一、 共振干涉法（驻波法）
S1发射
S2反射
干涉而成驻波
L
L
p
波腹
波节
S2表面声压与其位置关系
﹡实 验 原 理
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当换能器S1与S2表面平行时，由换能器S1震动产生超声波在S1、S2两表面之间形成驻波，在接收换能器S2处是振幅波节位置（理论推导）、声压波腹位置，即该处位移为零，声压最大。当S1、S2间距满足一定条件时，出现稳定驻波现象，此时接收器S2表面声压振幅最大，改变S1、S2间距，能够测量到一系列声压最大位置，而这些相邻位置间距就是超声波半波长大小。
利用示波器来观察经换能器S2产生电信号波形，以确定振幅最大位置。
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结论：每两个相临波腹（波节）间距离为λ/2
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难点：
１、输入信号频率影响
改变输入信号频率，观察接收信号改变。在某一频率点处（约35~36KHz之间）接收器接收信号幅度最大，此频率即是压电换能器S1、S2相匹配频率点。试验时保持此频率不变。
２、S1、S2间距影响
伴随S1、S2间距加大，接收信号幅度会变小，要随时调整示波器增益，以得到适当图像。
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二、 相位比较法（行波法）
S1发射
S2反射
干涉而成驻波
L
声源S1发出声波后，在其周围形成声场，声场在介质中任一点振动相位是随时间而改变。但它和声源振动相位差Δj不随时间改变。
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S1接X通道,S2接Y通道，移动S2,得到以下李萨如图形：
结论：每次出现重复图形S2移动距离为λ
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﹡实 验 装 置
信号源
示波器
超声声速测量仪
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1、按试验装置图接线，使发射头和接收头端面尽可能平行
2、共振频率，调整函数发生器输出频率，使接收头输出电信号幅度最大
3、共振干涉法测波长，统计示波器上波形相继出现10个极大值所对应接收头坐标
4、相位比较法测波长，统计示波器上图形相继出现10个相同李萨如图形时所对应接收头坐标
﹡实 验 步 骤
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