文档介绍：2021年实验报告模板声速测量
2021年实验报告模板声速测量
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2021年实验报告模板声速测量
南昌大学物理试验汇报
课程名称: 大学物理试验
试验名称: 声速测量
学院: 化学学院 专业班级: 应化152班
学生姓名: 余富丁 学号:
试验地点: B104 座位号: 28
试验时间: 第8周星期8下午4点开始
一、 试验目:
1、 学会测量超声波在空气中传输速度方法。
2、 了解驻波和振动合成理论。
3、 学会逐差法进行数据处理。
4、 了解压电换能器功效和培养综合使用仪能力。
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二、 试验原理:
声速v、 声波频率f和波长l之间关系为v=fl
可见, 只要测得声波频率f和波长l, 就可求得声速v。声波频率范围信号发生器产生超声波频率, 直接由信号发生器显示, 所以只要测出声波波长l, 即可确定声速, 而测量波长常见方法有驻波法和相位法。
超声波发射与接收——压电陶瓷换能器
声速测定仪关键由两只相同压电陶瓷换能器组成（图20—1中s1和s2）, 它们分别用于超声波发射和接收。
压电陶瓷通常由一个多晶结构压电材料（如钛酸钡、 锆钛酸等）组成, 含有压电效应。当它们受外力作用形变时, 表面上会出现电荷, 去掉外力后电荷消失, 这就是压电效应。压电效应是可逆, 在两表面上加一电压时, 雅典晶体发生形变, 撤去电压后又恢复原状, 此即逆压电效应。假如加上电压是频率f超出20kHz交流电, 压电材料就会因逆压电效应产生频率也为f周期性纵向收缩, 从而压迫空气成为超生比波源, 图20—1中s1换能器正是基于此原理而发射超声波。一样, 压电材料也可利用压电效应, 将声场中声压改变, 用来接收信号, 图20—1中s2换能器正是基于此原理将受收到超声波信号转换成电压信号送入示波器显示。
即使给电压陶瓷加以压力或电信号就会有压电效应或逆压电效应, 不过能量转换效率却与所加信号频率相关。每个相关压电陶瓷换能器都有一个谐振频率f0, 当外加正弦交变压力信号频率等于f0时, 换句话说, 压电陶瓷换能器在谐振频率下工作时, 作为接收器时灵敏度最高; 作为发射器时辐射效率最高。所以, 试验时应仔细调整信号发生器工作频率, 以使换能器谐振。
驻波法测波长
如右图所表示, 试验时将信号发生器输出正弦电压信号接到发射超声换能器上, 超声发射换能器经过电声转换, 将电压信号变为超声波, 以超声波形式发射出去。接收换能器经过声电转换, 将声波信号