文档介绍：湖南大学的超声波测声速实验报告大学物理仿真实验实验报告试验日期:实验者:班级:学号: 超声波测声速一实验原理由波动理论可知,波速与波长、频率有如下关系:v=fλ,只要知道频率和波长就可以求出波速。本实验通过低频信号发生器控制换能器,信号发生器的输出频率就是声波频率。声波的波长用驻波法和行波法测量。下图是超声波测声速实验装置图。驻波法测波长由声源发出的平面波经前方的平面反射后,入射波与发射波叠加,它们波动方程分别是: 叠加后合成波为: 的各点振幅最大,称为波腹,对应的位置: ???(n=0,1,2,3……) 的各点振幅最小,称为波节,对应的位置: ????(n=0,1,2,3……) 二实验仪器 1)声速的测量实验仪器包括超声声速测定仪、函数信号发生器和示波器2)超声声速测定仪主要部件是两个压电陶瓷换能器和一个游标卡尺。3)函数信号发生器提供一定频率的信号,使之等于系统的谐振频率。4)示波器示波器的x,y轴输入各接一个换能器,改变两个换能器之间的距离会影响示波器上的图形。并由此可测得当前频率下声波的波长,结合频率,可以求得空气中的声速。三实验内容。。。*注意事项。。三数据记录与处理 = :???i? 6i?1 λ的不确定度: S?? ?(? i?1 6 i ?)2 = i(i?1) 因为,λi=(1i+6-1i)/3,Δ仪=所以,u?? 23?仪= ???S?2?u2?? 计算声速: ??f?? 计算不确定度: ?f? f?1%3 ?(kHz) ???(f??)2?(??f)2?3(m/s) 实验结果表示:υ=m/s,=% 17 λ的平均值:???i? 7i?1 λ的不确定度: S?? ?(? i?1 7 i ?)2 = i(i?1)273 因为,λi=(1i+7-1i)/7,Δ仪=所以,u?? ?仪= ???S?2?u2?? 计算声速: ??f?? 计算不确定度: ?f? f?1%?(kHz) ???(f??)2?(??f)2?3(m/s) 实验结果表示:υ=m/s,B=% 四实验结论 1利用驻波法测得声速为υ=m/s2利用相位法测得声速为υ=m/s 五实验思考题 ,改变频率,以求声速。是否可行? 答:能。因为v=fλ,已知频率f,而且波长λ也能通过示波器图像读出所以可以用驻波法测量出声速。 ?为什么? 答:不同。声波在不同介质中有不同的波长、频率和速度。实验报告声速的测量【实验目的】、;。【实验原理】由于超声波具有波长短,易于定向发射、易被反射等优点。在超声波段进行声速测量的优点还在于超声波的波长短,可以在短距离较精确的测出声速。超声波的发射和接收一般通过电磁振动与机械振动的相互转换来实现,最常见的方法是利用压电效应和磁致伸缩效应来实现的。本实验采用的是压电陶瓷制成的换能器(探头),这种压电陶瓷可以在机械振动与交流电压之间双向换能。声波的传播速度与其频率和波长的关系为:v???f(1)由(1)式可知,测得声波的频率和波长,就可以得到声速。同样,传播速度亦可用v?L/t(2)表示,若测得声波传播所经过的距离L和传播时间t,也可获得声速。 ,图中S1和S2为压电晶体换能器,S1作为声波源,它被低频信号发生器输出的交流电信号激励后,由于逆压电效应发生受迫振动,并向空气中定向发出以近似的平面声波;S2为超声波接收器,声波传至它的接收面上时,再被反射。当S1和S2的表面近似平行时,声波就在两个平面间来回反射,当两个平面间距L为半波长的整倍数,即 L=n×,n=0,1,2,……(3) 2λ时,S1发出的声波与其反射声波的相位在S1处差2nπ(n=1,2……),因此形成共振。因为接收器S2的表面振动位移可以忽略,所以对位移来说是波节,对声压来说是波腹。本实验测量的是声压,所以当形成共振时,接收器的输出会出现明显增大。从示波器上观察到的电信号幅值也是极大值(参见图2)。图中各极大之间的距离均为λ/2,由于散射和其他损耗,各级大致幅值随距离增大而逐渐减小。我们只要测出各极大值对应的接收器S2的位置,就可测出波长。由(转载于:写论文网:湖南大学的超声波测声速实验报告)信号源读出超声波的频率值后,即可由公式(1)求得声速。 ,也可以说是位相的传播。沿波传播方向的任何两点同相位时,