文档介绍：超声波声速的测定
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一、实验目的
1、测量超声波在空气中的传播速度；
2、加深对波的相位、波的干涉及振动合成等理论的理解，学****用示波器观察信号间的相位差 ；
3、掌握用逐差法处理数据的能力；
4、培养综超声波声速的测定
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一、实验目的
1、测量超声波在空气中的传播速度；
2、加深对波的相位、波的干涉及振动合成等理论的理解，学****用示波器观察信号间的相位差 ；
3、掌握用逐差法处理数据的能力；
4、培养综合应用仪器设备的能力。
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二、实验原理
声速测量的常用方法有两类：
第一类是根据声波的传播速度 与其频率 和波长 之间的关系 ，先测出频率 和波长 ，再计算声速 。常用方法有相位比较法和驻波法（共振干涉法） ；
第二类是测量声波传播距离 和时间间隔 ，然后根据公式 计算声速 。常用的方法有时差法。
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1. 相位比较法
相位比较法测声速连线图如图所示
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从S1发出的正弦波与S2收到的正弦波之间的相位差为
S1与S2之间变化一个波长λ，φ相位差变化2π，示波器上所观察到的李萨如图随之变化一个周期，测出波长，从而可以计算出波速 。
图 形
相位差
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2. 驻波法（驻波共振法）
驻波法测声速示意图：
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沿x方向的入射波和反射波相遇干涉时，在空间某点的合振动方程为:
y = y1 + y2=(2Acos2πx/λ)cos2πft，
波腹处振幅最大，波节处振幅为零，由纵波的性质可以知道，当接收换能器端面位于振动的波节时，正好声压值最大。移动S2，可看到示波器上显示的声压值不断地由最大变到最小再变到最大，呈周期性变化。二相邻的振幅最大点之间移动过的距离亦为两相邻波节的距离，即
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3. 时差法
时差法测声速连线图如图所示：
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时差法是将脉冲调制信号加到发射器上，声波在介质中传播，经过时间后，到达距离处的接收换能器，可以用以下公式求出声波在介质中的传播速度
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三、实验仪器
超声声速测定仪、SV5声速测量专用信号源、
YB4328示波器等
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超声声速测定仪
声速测定仪是由压电换能系统S1、S2、游标卡尺、固定支架等部件组成，。S1、S2是两个压电陶瓷超声换能器，S1为发射换能器，它通过逆压电效应把电信号转换成以电信号频率的机械振动，从而推动空气分子振动产生平面声波；S2为接收换能器，它通过正压电效应把声信号转换为电信号以接收声波，其端面也是声波的反射界面，它们的结构完全相同，有共同的谐振频率，只有当外界输入信号的频率等于其谐振频率时，才能产生最佳的机械振动。
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压电陶瓷换能器内部结构
压电陶瓷片
电输入或输出端
铝外壳
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四、实验内容与步骤
相位比较法
(1) 调整信号源的输出频率使发射换能器处于谐振状态，调整发射换能器的发射面与接收换能器的接收面保持平行。方法同驻波法。
(2) 按图连接线路。
(3)沿着相同方向转动距离调节鼓轮，改变发射面与接收面之间的距离，观察示波器荧光屏上李萨如图形的变化，依次读取示波器上显示相位差图样时接收面的位置（表4-23）。
(4)记下室温，并用逐差法对实验数据进行处理，计算不确定度。
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2. 驻波法测定声速
(1)按图接好电路
(2) 调整发射换能器的发射面与接收换能器的接收面保持平行。
(3) 调整超声信号源的输出信号频率，观察示波器y轴信号的振幅，使振幅达到最大。此时表示发射换能器处于谐振状态。
(4) 沿着同方向转动距离调节鼓轮，使发射面和接收面之间的距离逐渐增加，可观察到示波器中y轴振幅的大小会有周期性变化，依次记录示波器电压值幅值最大时，接受器S2的位置即为驻波的波节位置。
(5)记下连续10次出现幅度最大时接受器S2的位置，用逐差法处理数据，计算不确定度。
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（选做）
（1）将测试方法设置到脉冲波方式。
（2）将S1和S2之间的距离调到 。
（3）再调节接收增益，使示波器上显示的接收波信号幅度在300～400mV左右（峰－峰值），以使