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实验七 超声声速测定

实验七 超声声速测定. 制作人 : 胡燕 扬易. [ 目的要求 ] 1 学会用驻波法和位相法测定空气中的声速 . 2 掌握用时差法测定介质中的声速 . 3 了解压电陶瓷换能器的功能， 熟悉信号源及双踪示波器的使用 . 4 掌握用逐差法处理实验数据 . [ 实验原理 ] 声波是一种在弹性介质中传播的纵波 . 由波动理论得知，声波的传播速度 V 与声波频率 ƒ 和波长 λ 之间的关系为： V= ƒ . λ. 驻波法测声速示意图. 位相法测声速示意图. 位相法测声速示波器依次显示的李萨如图形.

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实验七 超声声速测定

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Presentation Transcript

  1. 实验七 超声声速测定 制作人: 胡燕 扬易

  2. [目的要求] 1 学会用驻波法和位相法测定空气中的声速. 2 掌握用时差法测定介质中的声速. 3 了解压电陶瓷换能器的功能， 熟悉信号源及双踪示波器的使用. 4 掌握用逐差法处理实验数据.

  3. [实验原理] 声波是一种在弹性介质中传播的纵波.由波动理论得知，声波的传播速度V与声波频率ƒ和波长λ之间的关系为： V= ƒ.λ

  4. 驻波法测声速示意图

  5. 位相法测声速示意图

  6. 位相法测声速示波器依次显示的李萨如图形

  7. 时差法测声速的发射波与接受波

  8. 驻波法：XN=nλ/2（n=1，2，3..) XN—间距 λ-波长 位相法:φ=(X/λ)2π φ—接受信号与发射信号之间的相位差 时差法:r=L/T L—距离,T—时间

  9. 实验仪器简介

  10. [实验内容] 1.驻波法测空气中的声速 (1) 开启声速测定仪信号源开关,调节“信号频 率”旋钮,频率范围为35~37KHZ. (2) 开启声速测定仪上的数显装置开关,起始点清零.注意两换能器的端面不能相碰,否则易损坏换能器. (3) 开启示波器电源开关,调节“电压衰减”旋钮,使屏幕上出现波形幅度适中稳定的正弦波形,

  11. (4) 记录室温T1.调节“信号频率”旋钮,观察示波器波形变化,调至波形幅值最大处,即共振频率的范围.共振频率调定后,在测数据过程中,不能再随意调节“信号频率”旋钮. (5) “接受增益”旋调至最大位置,“发射强度”旋钮调至适当位置 ,不能太大,以免波形失真;有不能太小,以免信号太弱.测试方式---连续波,传播介质---气体.

  12. (6) 将S2移动靠近S1附近位置为起始点,逐步移动S2,观察示波器波形的变化,增至波形幅值最大处,即为波节处,记录此时的波节位置X1,频率ƒ1,然后逐渐增大X,依次记录后15个波节的位置XN,及相应的频率ƒN,记录室温t2.

  13. 位相法测空气中的声速 (1） 开启信号源,示波器,数显装置的开关,并将示波器上“X-Y”按钮按下,逐渐移动S2,观察示波器屏幕上是否出现直线-椭圆-直线的变化 . • 记录室温t1.移动S2使示波器出现一正斜率直线“/”(或负斜率直线“\”),记下相应数显上的读数X1及ƒ1.逐渐增大X,使示波器屏幕上交替出现直线“/”和“\”,依次记录后15个Xn及相应的频率ƒN, (3) 记录室温t2.

  14. 用时差法测量固体棒中的纵波速 我们提供了与SV-DH系列声速测试仪配套的 种材料的固体棒:塑料棒和铝棒.每种材料有长中短三根样品,其长度分别为 220mm150mm,100mm. 对于每种材料的固体棒,只需测两根样品,即可按下面的公式算出声速: Vi=(Lili+1)/(Ti-Ti+1 )

  15. 测量时,须将接收增益调到最大,传播介质设为“固体”.将测试架上的固定换能器用于发射,能移动的换能器用于接收.将测试方法设为“脉波”.测量时,须将接收增益调到最大,传播介质设为“固体”.将测试架上的固定换能器用于发射,能移动的换能器用于接收.将测试方法设为“脉波”. 将固体棒放在专用支架上,再一起放入收发换能器中间,将固体棒两端对准收发换能器发射面和接收面的中心,再将固体棒夹紧.

  16. 数据处理 本实验数据包括以下内容: 1. 记录数据Xn,ƒn,t1,t2. 2. 计算ƒ,t,用逐差法求λ. 3. 计算:V测=ƒ.λ 4. V理= 331.451+t/273.15 (m.S-1) 5. 计算百分误差百分误差.

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