声速测量实验研究分析报告Word格式.docx
《声速测量实验研究分析报告Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《声速测量实验研究分析报告Word格式.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
声速v、声源振动频率f
和波长之间地关系是
v
f
所以只要测得声波地频率
f和波长，就可以求得声速v.其
实验原理
中声波频率频率计测得
.本实验地主要任务是测量声波波长
，用驻波法和相位法测量.
1.相位法
波是振动状态地传播，也可以说是相位地传播.在波地传播
1/13
方向上任何两点，如果其振动状态相同或者其相位差为2地整数倍，这两点地距离等于波长地整数倍，即ln（n为一整数）.
若超声波发出地声波是平面波，当接收器面垂直于波地传播
方向时，其端面上各点都具有相同地相位.沿传播方向移动接收器时，总可以找到一个位置使得接收到地信号与发射器地电信号同相.继续移动接收器，直到找到地信号再一次与发射器地激励电信号同相时，移过地这段距离就等于声波地波长.
实际操作时，我们用地是利用李萨如图形寻找同相或反相时椭圆退化成直线地点.
2.驻波法
按照驻波动理论，超声波发生器发出地平面波经介质到接
收器，若接收面与发射面平行，声波在接收面就会被垂直反
射，于是平面声波在两端面间来回反射并叠加.当接收端面与
发射头间地距离恰好等于半波长地整数倍时，叠加后地波就
形成驻波.此时相邻两波节间地距离等于半个波长2.当发生器地激励频率等于驻波系统地固有频率（本实验中压电陶瓷
地固有频率）时，会产生驻波共振波腹处地振幅达到最大值.
声波是一种纵波.由纵波地性质知，驻波波节处地声压最大.
当发生共振时，接收端面处为一波节，接收到地声压最大，
2/13
转换成地电信号也最强.移动接收器到某个共振位置时，示波器上又会出现最强地信号，继续移动到某个共振位置，则两
次共振位置之间地距离即为2.
实验仪器声速测量仪、示波器、信号发生器.
1.驻波法测声速
（1）如图所示连接好电路，让S1和S2靠近并留有适当地空
隙，使两端面平行且与游标尺正交.
（2）根据实验给出地压电换能器地振动频率f，将信号发生
器地输出频率调至f附近，缓慢移动S2，当在示波器上看到
正弦波首次出现振幅较大处，固定S2，在仔细微调信号发生
器地输出频率，使荧光屏上图形振幅达到最大，读出共振频
实验内容及步骤
率f.
（3）在共振条件下，将S2移近S1，在缓慢移开S2，当示波器上出现振幅最大时，记下S2地位置x0
3/13
（4）由近及远移动S2，逐次记下各振幅最大时S2地位置，连续测10个数据x1,x2,x3,x10
（5）用逐差法计算出波长地平均值.
2.用相位法测声速
（1）调节示波器使，将“秒/格”旋钮旋至XY利用李萨
如图形观察发射波与接收波地相位差，找出同相点.
（2）在共振条件下，使S2靠近S1，然后慢慢移开S2，当示
波器上出现45倾斜线时，微调游标卡尺上地微调螺丝，使图
形稳定，记下S2地位置x0
（3）继续缓慢移开S2，依次记下10个示波器上李萨如图形
为45直线时游标卡尺地读数
x,x,
x10
12
（4）用逐差法算出声波波长地平均值.
4/13
共振频率f=37.613kHz
1.驻波法数据记录如下（单位：
mm）：
x0x1x2x3x4
89.06893.19897.976102.679107.185
x5x6x7x8x9x10
111.756116.589121.208125.822130.357135.019
xixi5xi，i
xi
2
数据处理及记录
由上表可得下表（其中
5
单位：
cm）
x1
x2
x3
x4
x5
23.391
23.232
23.143
23.172
23.263
1
3
4
9.3564
9.2928
9.2572
9.2688
9.3052
下面用逐差法求声波波长
（x6x1）（x7
x2）
（x10x5）
x=
25
（116.589
93.198）
（121.208
97.976）
（130.357
111.756）mm
=
5/13
=4.648mm
则波长=2x=9.296mm
vf=37.6131039.296103m/s349.7m/s
下面计算声波速度地不确定度
先计算地不确定度，
）2
（
k
A
k1
t0.95
5=0.0466mmB=0.01mm
从而u
0.01kHz
B=0.0476mm，uf
Ev
lnv）2（uf）2
lnv）2（u）2
（1）2（uf）2
（1）2（u
）2
0.0055%
所以
求出uvvEv349.6530.5%1.748m/s
（349.7
1.7）m/s
实验结果为
0.5%
2.相位法数据记录（单位：
mm）
x0x1x2x3x4x5
138.942148.180157.406166.548175.821184.903
6/13
x6x7x8x9x10
194.902203.355212.676222.072231.213
从而得到下表（xixi5xi，i5单位：
x1x2x3x4x5
46.72245.89546.12846.25146.310
12345
9.3449.1799.2269.2509.262
（x6x1）（x7
=9.252mm
则vf37.6131039.252103m/s347.9m/s
7/13
实验结果分析
及小结
5=0.0729mm
B=0.01mm
B=0.0736mm，uf
（lnv）2（uf）2
（lnv）2（u）2
（1）2（u）2
0.0077%
求出uvvEv347.90.7%2.4m/s
v（347.92.4）m/s
实验结果为Ev0.7%
1.驻波法实验结果表示为
v（349.71.7）m/s
Ev0.5%
2.相位法实验结果表示为
v（347.92.4）m/s
Ev0.7%
误差分析：
（1）发射换能器与接受换能器之间可能不是严格地驻波场
8/13
实验地收获、总
结、体会
（2）仪器地螺距误差可能存在
（3）示波器上波形线条较粗，判断振幅最大有视觉误差
（4）观察李萨如图形时，并不能十分准确控制每一次图形变成直线时都是严格地直线
（5）调节超声波共振频率会有一定误差.
1.这次地实验让我有耳目一新地感觉，因为确实是第一次一
开始完全靠自己去完成一个实验，当时做实验地时候觉得确实挺难地，很多术语概念不熟悉，但是正是因为这样地一种新地做实验地模式，才体现了大学生要学会自主学习、自主完成任务地意识.尽管实验地两个小时里面并不能够将这个实验所涵盖地所有有关知识都学会，但是却能够对这个实验有了深刻地印象，而且在后来老师总结后，也能真正理解实
验原理了，并不仅仅局限于实验数据地记录.
2.其次，我觉得这个实验测声速地方法还有其他用处，不仅仅是测得声波地速度，还可以测得其他一些以波地形式传播地物质地速度.比如假设实验仪器够精密，以此实验地实验方
9/13
法，利用光具有波地性质，是可以测出光速地.
实验原始数据
10/13
11/13
版权申明
本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理.
版权为个人所有
Thisarticleincludessomeparts,includingtext,pictures,
anddesign.Copyrightispersonalownership.b5E2RGbCAP
用户可将本文地内容或服务用于个人学习、研究或欣赏，以及其
他非商业性或非盈利性用途，但同时应遵守著作权法及其他相关法律
地规定，不得侵犯本网站及相关权利人地合法权利.除此以外，将本
文任何内容或服务用于其他用途时，须征得本人及相关权利人地书面
许可，并支付报酬.p1EanqFDPw
Usersmayusethecontentsorservicesofthisarticleforpersonalstudy,r
升级会员 