用駐波法測聲速.doc

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1、用駐波法測聲速實驗目的1.學會用駐波法測空氣中的聲速2.學會用逐差法處理實驗數(shù)據(jù)實驗儀器實驗原理頻率介于20Hz～20kHz的機械波振動在彈性介質(zhì)中的傳播就形成聲波，介于20kHz～500MHz的稱為超聲波，超聲波的傳播速度就是聲波的傳播速度，而超聲波具有波長短，易于定向發(fā)射和會聚等優(yōu)點，聲速實驗所采用的聲波頻率一般都在20KHz～60kHz之間。在此頻率范圍內(nèi)，采用壓電陶瓷換能器作為聲波的發(fā)射器、接收器、效果最佳。使S1發(fā)出一平面波。S2作為超聲波接收頭，把接收到的聲壓轉(zhuǎn)換成交變的正弦電壓信號后輸入示波器觀察，示波器置掃描方式。S2在接收超聲波的同

2、時還反射一部分超聲波。這樣，由S1發(fā)出的超聲波和由S2反射的超聲波在S1和S2之間產(chǎn)生定域干涉。當S1和S2之間的距離L恰好等于半波長的整數(shù)倍時，即，k=0，1，2，3……；形成駐波共振。任意兩個相鄰的共振態(tài)之間，S2的位移為，所以當S1和S2之間的距離L連續(xù)改變時，示波器上的信號幅度每一次周期性變化，相當于S1和S2之間的距離改變了。此距離可由讀數(shù)標尺測得，頻率由信號發(fā)生器讀得，由即可求得聲速。實驗步驟只有當換能器S1和S2發(fā)射面與接收面保持平行時才有較好的接收效果；為了得到較清晰的接收波形，應將外加的驅(qū)動信號頻率調(diào)節(jié)到發(fā)射換能器S1諧振頻率點處，

3、才能較好地進行聲能與電能的相互轉(zhuǎn)換，提高測量精度，以得到較好的實驗效果。超聲換能器工作狀態(tài)的調(diào)節(jié)方法如下：各儀器都正常工作以后，首先調(diào)節(jié)聲速測試儀信號源輸出電壓(100mV～500mV之間)，調(diào)節(jié)信號頻率（在25～45kHz），觀察頻率調(diào)整時接收波的電壓幅度變化，在某一頻率點處(34.5～37.5kHz之間)電壓幅度最大，同時聲速測試儀信號源的信號指示燈亮，此頻率即是壓電換能器S1、S2相匹配的頻率點，記錄頻率νi，改變S1和S2之間的距離，適當選擇位置(即：至示波器屏上呈現(xiàn)出最大電壓波形幅度時的位置)，再微調(diào)信號頻率，如此重復調(diào)整，再次測定工作頻率

4、，共測5次，取平均值0。將測試方法設置到連續(xù)波方式，把聲速測試儀信號源調(diào)到共振工作頻率（根據(jù)共振特點觀察波幅變化進行調(diào)節(jié)）。在共振頻率下，將S2移近S1處，依次記下各振幅最大時的讀數(shù)標尺位置L1、L2…共10個值；記下室溫t；實驗數(shù)據(jù)序號12345678fHz3716437165371673716837168371693716837169Xn8.060cm8.500cm8.968cm9.422cm9.890cm10.360cm10.820cm11.276cm序號910111213141516fHz371693716837168371683716837

5、1693716937169Xn11.746cm12.204cm'12.660cm13.120cm13.590cm14.040cm14.500cm14.960cm實驗數(shù)據(jù)處理L1=3.782cmL2=3.774cmL3=3.776cmL4=3.770cmL5=3.756cmL6=3.752cmL7=3.754cmL8=3.760cmLN平均值=3.7655cm波長=LN/4=0.941cm頻率平均值=37168HzV測=349.751m/sV理論=345.30m/sE=1.289%