声速测量实验报告.doc

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声速测量实验报告
【实验目的】
学会测量超声波在空气中的传播速度的方法。
理解驻波和振动合成理论。
学会用逐差法进展数据处理。
了解压电换能器的功能和培养综合使用号的位相关系中得出，并可利用示波器的萨如图形来观察。
位相差和角频率、传播时间t之间有如下关系：
同时有，，，〔式中T为周期〕
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代入上式得：
当〔n=1，2，3，...〕时，可得。
由上式可知：当接收点和波源的距离变化等于一个波长时，那么接收点和波源的位相差也正好变化一个周期〔即Ф=2π〕。
实验时，通过改变发射器与接收器之间的距离，观察到相位的变化。当相位差改变π时，相应距离的改变量即为半个波长。根据波长和频率即可求出波速。
——压电瓷换能器
声速测定仪如下列图所示，在支架和丝杠上相向安置两个固有频率一样的压电瓷换能器，左端支架上固定的是发射换能器，右端可移动底座安装的是接收换能器，当旋转带刻度手轮及借助螺旋测微装置，就可精细地调节并测出两换能器之间的距离。
下列图中两换能器的核心元件〔压电片〕都是由压电材料〔如石英、锆钛酸铅瓷等〕做成，压电材料具有正压电效应〔在应力作用下两极产生异号电荷，两极间产生电位差〕和逆压电效应〔压电材料两端间加上外加电压时能产生应变〕。利用上述可逆效应将压电材料制成的压电换能器可以实现声能与电能的相互转换。当左边压电换能器S1处于交变电场中时，利用逆压电效应可以把电能转换为声能作为声波发生器；而右边压电换能器S2那么是利用正压电效应，将接收的声振动转化成电振动作为声波接收器。
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【实验容】
〔共振法〕测声速：
按图连接装置，将信号源调至压电瓷换能器的固有频率，示波器叠加方式用"Y2〞，触发电源亦选"Y2〞或"Y1/Y2〞，连续改变接收器位置，观察声压变化与接收器位置的关系，由此测定超声波波长。
〔萨如图形法〕测声速：
按图连接仪器装置，示波器叠加方式用"交替〞或"断续〞，触发电源选"Y2〞，按下示波器的"X-Y〞键，改变接收器位置，通过萨如图形测定超声波波长。
【数据处理】
1. 驻波法〔共振干预法〕
数据表1 ＝ KHz
工程
S2坐标〔mm〕
X1
X2
X3
X4
X5
X6
X7
X8
X9
X10
X11
X12
X13
X14
X15
X16
X17
X18
X19
X20




















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逐差(10)
X11－X1
X12－X2
X13－X3
X14－X4
X15－X5
X16－X6
X17－X7
X1