文档介绍：2021年声速的测定实验报告
2021年声速的测定实验报告
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2021年声速的测定实验报告
声速测定试验汇报
1、 试验目
（1）学会用驻波法和相位法测量声波在空气中传输速度。
（2）深入掌握示波器、 低频信号发生器使用方法。
（3）学会用逐差法处理数据。
2、 试验仪器
超声声速测定仪、 低频信号发生器DF1027B、 示波器ST16B。
3、 试验原理
3．1 试验原理
声速V、 频率f和波长λ之间关系式为。假如能用试验方法测量声波频率f和波长λ, 即可求得声速V。常见测量声速方法有以下两种。
3．2 试验方法
3．2．1 驻波共振法（简称驻波法）
发出超声波和反射超声波在它们之间区域内相干涉而形成驻波。当波源频率和驻波系统固有频率相等时, 此驻波振幅才达成最大值, 此时频率为共振频率。
驻波系统固有频率不仅与系统固有性质相关, 还取决于边界条件, 在声速试验中, 、 即为两边界, 且肯定是波节, 其间能够有任意个波节, 所以驻波共振条件为:
（1）
即当和之间距离L等于声波半波长整数倍时, 驻波系统处于共振状态, 驻波振幅最大。在示波器上得到信号幅度最大。当L不满足（1）式时, 驻波系统偏离共振状态, 驻波振幅随之减小。
移动, 能够连续地改变L大小。由式（1）可知, 任意两个相邻共振状态之间, 即所移过距离为:
（2）
可见, 示波器上信号幅度每一次周期性改变, 相当于L改变了。此距离可由超声声速测定仪上游标卡尺测得, 频率可由低频信号发生器上频率计读得, 依据, 就可求出声速。
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3．2．2 两个相互垂直谐振动合成法（简称相位法）
在示波器荧光屏上就出现两个相互垂直同频率谐振动合成图形——称为李沙如图形。其轨迹方程为:
（5）
在通常情况下, 此李沙如图形为椭圆。当相位差时, 由（5）式, 得, 即轨迹为一条处于于第一和第三象限直线[参见图16—2(a)]。
当初, 得, 轨迹为以坐标轴为主轴椭圆
当初, 得, 轨迹为处于第二和第四象限一条直线。
改变和之间距离L, 相当于改变了发射波和接收波之间相位差（）, 荧光屏上图形也随之改变。显然, L每改变半个波长（即, 位相差就改变。伴随振动相位差从0→改变, 李沙如图形就按图16——2(a) →（b）→(c)改变。所以, 每移动半个波长, 就会反复出现斜率符号相反直线。测得波长和频率f, 依据, 就可计算出声速。
4、 试验内容
（1） 熟悉声速测定仪
该仪器由支架、 游标卡尺和两只超声压电换能器组成。两只超声压电换能器位置分别与游标卡尺主尺和游标相对定位, 所以两只换能器相对位置距离改变量可由游标卡尺直接读出。
两只超声压电换能器, 一只为发射声波用（电声转换）, 一只为接收声波（声电转换）, 其结构完全相同。发射器平面端面用以产生平面声波; 接收器平面端面则为声波接收面和反射面。压电换能器产生波含有平面性、 单***好以及方向性强特点。同时能够控制频率在超声波范围内, 使通常音频对它没有干扰。
（2） 驻波法