文档介绍：实验三 声速的测量
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【实验目的】
1. 学会用共振干涉法、相位比较法和时差法测量声速，并加深对共振、振动合成波的干涉等理论知识的理解。
2. 进一步掌握示波器和低频信号发生器的使用。
Exper Phase comparison
如图所示，置示波器功能于X－Y方式。当S1发出的平面超声波通过媒质到达接收器S2时，在发射波和接受波之间产生位相差：
当L=nλ（n=1、2…）时，φ=2nπ，波在S1 、S2同相；而当L=(n-1/2)λ时，φ=(2n-1)π，波在S1 、S2相位相反，由此测量波长。
相位差与李萨如图
φ= 5π/4
φ= 2π
φ= 3π/2
φ= 7π/4
φ= 3π/4
φ= π
φ=0
φ= π/2
φ= π/4
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改变S1和S2之间的距离L，相当于改变了发射波和接受波之间的位相差，荧光屏上的图形也随L不断变化。
当S1 、 S2之间距离改变半个波长 则 。随着振动的位相差从 的变化，李萨如图形从斜率为正的直线变为椭圆，再变到斜率为负的直线。
因此，每移动半个波长，就会重复出现斜率符号相反的直线，测得了波长和频率，根据 式可计算出室温下声波在媒质中传播的速度。
相位差与李萨如图
φ= 5π/4
φ= 2π
φ= 3π/2
φ= 7π/4
φ= 3π/4
φ= π
Φ=0
φ= π/2
φ= π/4
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difference
设以脉冲调制信号激励发射换能器，产生的声波在介质中传播，经过t时间后，到达 L 距离处的接收换能器。
可以用以下公式求出声波在介质中传播的速度：
图4-3-2 发射与接收波形图
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【实验内容】Experimental content
1、声速测试仪系统的连接与调试
通电后预热15min.，信号源自动工作在连续波方式
声速测试仪和信号源及双通道示波器之间的连接如图所示。
图4-3- 1 实验装置接线图
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2、测定压电陶瓷换能器系统的最佳工作点
（1）超声换能器工作状态的调节
在100mV～500mV之间调节声速测试仪信号源输出电压，
在25～45kHz之间调节信号频率，
通过示波器观察频率调整时接收波的电压幅度变化，在某一频率点处（~）电压幅度最大，同时声速测试仪信号源的信号指示灯亮，此频率即是压电换能器S1、 S2相匹配的频率点，记录频率 f。
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（2）改变S1和S2之间的距离
选择示波器屏上呈现出最大电压波形幅度时的位置，
再微调信号频率，如此重复调整，再次测定工作频率，
共测5次，将数据填入表1并求平均值。
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（驻波法）测量波长
(1) 将信号源测试方法设置到连续波方式，设定最佳工作频率为 。
(2) 将示波器调到合适的工作方式, 观察示波器，找到接收波形的最大值。
转动声速仪距离调节鼓轮，这时波形的幅度会发生变化,记录幅度为最大时的距离Li；再向前或者向后沿一个方向移动接收器的位置，当接收波形幅度由大变小，再由小变大，且达到最大时，记录此时的距离 Li＋1.
波长 。
接收器的位置由主尺刻度、手轮的位置决定。手轮与丝杆相连上分为100分格，每转一周，接收器平移1mm，，。
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（3）连续移动接收器的位置，观测示波器相继出现的极大值，依次在表2中记录游标尺的相应值，用逐差法处理数据。
（4）根据 求出声速。
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测量方案及实施示意图
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（李萨如图形）测量波长
（1）将信号源测试方法设置到连续波方式，设定最佳工作频率为 。
（2）首先，置示波器于双踪显示功能，观察发射和接收信号波形，转动距离调节鼓轮，至接收信号幅度达最大值时的位置。调节示波器CH1、CH2衰减灵敏度旋钮、信号源发射强度、接收增益，令两波形幅度几乎相等，观察两波形曲线间的关系。
（3）然后，置示波器于X－Y功能方式，这时观察到的李萨如图形为一斜线，否则可微调声速仪的鼓轮实施之，记录下此时