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超声声速的测定

超声声速的测定. 山东农业大学物理实验教学中心. 超声声速的测定. 预习提要 实验要求与目的 实验装置 实验原理 实验内容 数据记录与处理 思考题 补充材料. ﹡预 习 提 要. 压电换能器的工作原理 共振干涉法和相位比较法测声速的原理 示波器的调整与使用 逐差法处理数据的方法 设计待测量的数据记录表格. ﹡实验要求与目的. 了解超声波产生和接收原理，学习测量空 气中声速的方法 熟悉示波器的使用 学习用逐差法进行数据处理 用共振干涉法和相位比较法测量空气中的 超声声速. ﹡实 验 装 置.

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超声声速的测定

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Presentation Transcript

  1. 超声声速的测定 山东农业大学物理实验教学中心

  2. 超声声速的测定 • 预习提要 • 实验要求与目的 • 实验装置 • 实验原理 • 实验内容 • 数据记录与处理 • 思考题 • 补充材料

  3. ﹡预 习 提 要 • 压电换能器的工作原理 • 共振干涉法和相位比较法测声速的原理 • 示波器的调整与使用 • 逐差法处理数据的方法 • 设计待测量的数据记录表格

  4. ﹡实验要求与目的 • 了解超声波产生和接收原理，学习测量空 气中声速的方法 • 熟悉示波器的使用 • 学习用逐差法进行数据处理 • 用共振干涉法和相位比较法测量空气中的 超声声速

  5. ﹡实 验 装 置 超声声速测定仪 频率计 示波器 Y 发射换能器 接收换能器 信号发生器 S1 S2 共振干涉法实验装置 （相位比较法只需将信号发生器输出的信号加在示波器的X端）

  6. ﹡实 验 原 理 § 共振干涉法（驻波法） p 波腹 L 干涉而成驻波 波节 S1发射 S2反射 L S2表面声压与其位置的关系

  7. ﹡实 验 原 理 结论：每两个相临波腹（波节）间的距离为

  8. ﹡实 验 原 理 § 相位比较法（行波法） ：传播时间； ：角频率； ：相位差； L 干涉而成驻波 S1发射 S2反射

  9. ﹡实 验 原 理 接X通道, 接Y通道，移动 得到如下李萨如图形： 结论：每次出现重复图形 移动的距离为

  10. ﹡实 验 内 容 按实验装置图接线，使发射头和接收头的端面尽量平行 共振频率，调整函数发生器的输出频率，使接收头输出的电信号幅度最大 共振干涉法测波长，记录示波器上波形相继出现10个极大值所对应的接收头的坐标 相位比较法测波长，记录示波器上图形相继出现10个相同李萨如图形时所对应的接收头的坐标

  11. ﹡数据记录与处理 1.逐差法计算波长 ，得到超声波传播速度 2.计算超声波在空气中传播速度的公认值 ，求出两种测 量方法得到的v的相对误差E 3.计算不确定度

  12. ﹡思 考 题 1 逐差法处理数据的优点是什么？ 2 为什么换能器要在谐振频率条件下进行声速测量？ 3 如何用本实验中的方法测量声速在媒质（如液体和固体）中的传播速度？

  13. ﹡思考题解答参考 1 逐差法处理数据的优点是充分利用测量数据，并对数据有取平均的效果。 2 当输入电信号的频率为谐振频率时，压电换能器产生机械谐振，此时产生的声波幅度最大；当外力的频率等于谐振频率时，压电换能器产生机械谐振，此时得到的电信号最强。 3 将压电换能器的发射端和接收端之间用该媒质填充，超声波在媒质中的传播使得媒质在波节和波腹处分布的稀疏不同，相当于一个光栅，再用一束激光照射，观察其衍射条纹分布，以测得超声波在媒质中传播的波长。

  14. ﹡补充材料 • 1 压电换能器简介 • 有些物质在沿一定方向受到压力或拉力作用而发生形变时，其表面会产生电荷，去掉外力时又回到不带电状态，这种现象叫做压电效应；具有该效应的物质为压电材料；利用压电材料的压电效应制成的换能器叫做压电换能器。 • 示波器的调整（略） • 3 示波器通道信号频率变化与李萨如图形

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