文档介绍：大学物理实验超声波速测量实验报告一实验目得了解超声波得物理特性及其产生机制;学会用相位法测超声波声速并学会用逐差法处理数据;测量超声波在介质中得吸收系数及反射面得反射系数;并运用超声波检测声场分布。学习超声波产生与接收原理,学习用相位法与共振干涉法测量声音在空气中传播速度,并与公认值进行比较。观察与测量声波得双缝干涉与单缝衍射二实验条件HLD-SV-II型声速测量综合实验仪,示波器,信号发生仪三实验原理 1、、固体中传播得弹性波。声波按频率得高低分为次声波(〈20Hz)、声波(20Hz≤≤20kHz)、超声波(>20kHz)与特超声波(≥10MHz),如下图。声波频谱分布图振荡源在介质中可产生如下形式得震荡波:横波:质点振动方向与传播方向垂直得波,它只能在固体中传播。纵波:质点振动方向与传播方向一致得波,它能在固体、液体、气体中得传播。表面波:当材料介质受到交变应力作用时,产生沿介质表面传播得波,介质表面得质点做椭圆得振动,:在板厚与波长相当得弹性薄板中传播得波,可分为SH波与兰姆波。超声波由于其波长短、频率高,故它有其独特得特点:绕射现象小,方向性好,能定向传播;能量较高,穿透力强,在传播过程中衰减很小,在水中可以比在空气或固体中以更高得频率传得更远,而且在液体里得衰减与吸收就是比较低得;能在异质界面产生反射、折射与波形转换。2、理想气体中得声速值声波在理想气体中得传播可认为就是绝热过程,因此传播速度可表示为(1)式中R为气体普适常量(R=8、314J/(mol、k)),就是气体得绝热指数(气体比定压热容与比定容热容之比),为分子量,为气体得热力学温度,若以摄氏温度t计算,则:代入式(1)得, (2) 对于空气介质,0℃时得声速=331、45/,校准后声速公式为: (3)式中为蒸汽得分压强,p为大气压强。3、共振干涉法设有一从发射源发出得一定频率得平面声波,经过空气传播,到达接收器,如果接收面与发射面严格平行,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,反射面处为位移得波节。改变接收器与发射源之间得距离,在一系列特定得距离上,媒质中出现稳定得驻波共振现象。此时,等于半波长得整数倍,驻波得幅度达到极大;同时,在接收面上得声压波腹也相应地达到极大值。不难瞧出,在移动接收器得过程中,,若保持频率不变,通过测量相邻两次接收信号达到极大值时接收面之间得距离(),就可以用计算声速。声压变化与接收器位置得关系:4、相位比较法发射波通过传声媒质到达接收器,所以在同一时刻,发射处得波与接收处得波得相位不同,其相位差可利用示波器得李萨如图形来观察。与角频率、传播时间之间有如下关系:同时有:,(式中T为周期),代入上式可求得声速V。得确定用如下方法:根据当时,得. 实验时,通过改变发射器与接收器之间得距离,可观察到相位得变化。而当相位差改变时,相应得距离得改变量即为半个波长。为精确测定波长得值,在实际得操作中要连续测多个相位改变得点得坐标,再用逐差法算出波长得值,根据波长与频率值可求出声速。行波法相位差图:5声速测量及声波得双缝干涉与单丝衍射由于超声波具有波长短,易于定向