09声速测量2010
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（2）先进行粗测，在示波器屏上观察在测量范围内是否保证有______个清晰的测试点。然后测量L值。
2 相位比较法测空气中的声速
（1）按图7-5-6接好实验装置。即： 声波源S1与__________________相接并与示波器______________相接，接收器S2与_________________相接。调节S1和S2的端面相互平行，并与移动方向相互垂直；调节信号发生器的__________参数（大约_______），使示波器屏上看到_____________图形。当示波器屏上出现____________时，即为测量点的标记位置。
（2）先进行粗测，在示波器屏上观察在测量范围内是否保证有______个清晰的测试点。然后测量L值。
3利用共振干涉法、相位比较法测水中的声速
将上述连接好的实验装置放入专用的水槽中，并与上面测量空气中的声速方法、步骤相同，测量声波在水中的传播速度。
五、注意事项
①声波源S接在信号源的功率输出端！
②测量前一定要调好共振频率！
实验名称：声速测量
姓名学号班级
桌号教室第一实验楼411
实验时间20年月日时段
一、实验目的
1.了解声波在空气中和水中的传播速度与媒质状态参量的关系；
2.学习两种测量空气、水中声速的方法；
二、实验仪器与器件
声速测定仪；低频信号发生器；示波器；电缆线三条
三、实验原理及计算公式：
1.声波在空气中的传播速度
在理想气体中的传播速度：
L波节= 可测量波长。
（2）相位比较法：根据行波特点：沿波传播方向上的任何两点，其相位和声源相位之间的相位差相等时，这两点间的距离就是波长的整数倍。据此可以测量波长。
四、实验内容及步骤
1共振干涉法测空气中的声速
（1）按图7-5-4接好实验装置。 即： 声波源S1与__________________相接，接收器S2与_________________相接。调节S1和S2的端面相互平行，并与移动方向相互垂直；调节信号发生器的__________参数（大约_______），使____________与______________形成共振。当系统发生共振时，在示波器屏上将看到_____________图形。且声压最大处对应图形的_____________位置。
2． 定性分析共振法测量时声压振幅极大值随距离变大而减小的原因。（提示：是否为平面波、反射面的大小、传播和界面是否吸收等）
式中 是气体的比热比和摩尔质量，T为绝对温度，R为普适气体常数。由上式可知，声速仅与气体的温度和性质有关，与声源的频率无关。
在传播媒质的温度为t0C时，干燥空气声速为：
2.测量声速的实验方法
声速的测量方法可分为两类：
第一类：直接根据传播距离S和所需时间t与声速的关系式V=S/t，测量传播距离S和所需时间t后即可算出声速，称为“时差法”。这是工程应用中常用的方法。
第二类：利用声源波长、频率与声速的关系式 ，测量出声波频率f和波长 ，算出声速v。本实验用第二类方法测量声速。
其中：声波频率f可直接由信号发生器的频率读出，本实验的主要任务是测量声波的波长。波长可以用下面两种方法测量：
（1）共振干涉法：声波在S1（声波源）、S2（接收器）之间，形成相互干涉叠加，叠加的波可近似地看作具有弦驻波加行波的特征。根据驻波波节与波长的关系：
③测量水中声速时注意水位的控制！。
六、实验内容及实验数据处理
1． 共振干涉法测空气中声速（声源频率 ；室温 ）
振幅最大位置
L0
L5
L1
L6
L2
L7
L3
L8
L4
L9
LI测量值
=
2 相位比较法测空气中声速（声源频率 ；室温 ）
位相差 的位置
L0
L5
L1
L6
L2
L7
L3
L8
L4
L9
Li测量值
=
3.相位比较法测水中声速（声源频率 ；室温 ）
位相差 的位置
L0
L5
L1
L6
L2
L7
L3
L8
L4
L9
Li测量值
=
七、定性分析测量结果的误差原因
八、 预习作业题
1．声速与那些因素有关？测量时为什么选择超声波作为声源？
2．为什么换能器要在谐振频率条件下进行声速测量？怎样判断并调整系统的谐振状态？
九、作业题
2 相位比较法测空气中的声速
（1）按图7-5-6接好实验装置。即： 声波源S1与__________________相接并与示波器______________相接，接收器S2与_________________相接。调节S1和S2的端面相互平行，并与移动方向相互垂直；调节信号发生器的__________参数（大约_______），使示波器屏上看到_____________图形。当示波器屏上出现____________时，即为测量点的标记位置。
（2）先进行粗测，在示波器屏上观察在测量范围内是否保证有______个清晰的测试点。然后测量L值。
3利用共振干涉法、相位比较法测水中的声速
将上述连接好的实验装置放入专用的水槽中，并与上面测量空气中的声速方法、步骤相同，测量声波在水中的传播速度。
五、注意事项
①声波源S接在信号源的功率输出端！
②测量前一定要调好共振频率！
实验名称：声速测量
姓名学号班级
桌号教室第一实验楼411
实验时间20年月日时段
一、实验目的
1.了解声波在空气中和水中的传播速度与媒质状态参量的关系；
2.学习两种测量空气、水中声速的方法；
二、实验仪器与器件
声速测定仪；低频信号发生器；示波器；电缆线三条
三、实验原理及计算公式：
1.声波在空气中的传播速度
在理想气体中的传播速度：
L波节= 可测量波长。
（2）相位比较法：根据行波特点：沿波传播方向上的任何两点，其相位和声源相位之间的相位差相等时，这两点间的距离就是波长的整数倍。据此可以测量波长。
四、实验内容及步骤
1共振干涉法测空气中的声速
（1）按图7-5-4接好实验装置。 即： 声波源S1与__________________相接，接收器S2与_________________相接。调节S1和S2的端面相互平行，并与移动方向相互垂直；调节信号发生器的__________参数（大约_______），使____________与______________形成共振。当系统发生共振时，在示波器屏上将看到_____________图形。且声压最大处对应图形的_____________位置。
2． 定性分析共振法测量时声压振幅极大值随距离变大而减小的原因。（提示：是否为平面波、反射面的大小、传播和界面是否吸收等）
式中 是气体的比热比和摩尔质量，T为绝对温度，R为普适气体常数。由上式可知，声速仅与气体的温度和性质有关，与声源的频率无关。
在传播媒质的温度为t0C时，干燥空气声速为：
2.测量声速的实验方法
声速的测量方法可分为两类：
第一类：直接根据传播距离S和所需时间t与声速的关系式V=S/t，测量传播距离S和所需时间t后即可算出声速，称为“时差法”。这是工程应用中常用的方法。
第二类：利用声源波长、频率与声速的关系式 ，测量出声波频率f和波长 ，算出声速v。本实验用第二类方法测量声速。
其中：声波频率f可直接由信号发生器的频率读出，本实验的主要任务是测量声波的波长。波长可以用下面两种方法测量：
（1）共振干涉法：声波在S1（声波源）、S2（接收器）之间，形成相互干涉叠加，叠加的波可近似地看作具有弦驻波加行波的特征。根据驻波波节与波长的关系：
③测量水中声速时注意水位的控制！。
六、实验内容及实验数据处理
1． 共振干涉法测空气中声速（声源频率 ；室温 ）
振幅最大位置
L0
L5
L1
L6
L2
L7
L3
L8
L4
L9
LI测量值
=
2 相位比较法测空气中声速（声源频率 ；室温 ）
位相差 的位置
L0
L5
L1
L6
L2
L7
L3
L8
L4
L9
Li测量值
=
3.相位比较法测水中声速（声源频率 ；室温 ）
位相差 的位置
L0
L5
L1
L6
L2
L7
L3
L8
L4
L9
Li测量值
=
七、定性分析测量结果的误差原因
八、 预习作业题
1．声速与那些因素有关？测量时为什么选择超声波作为声源？
2．为什么换能器要在谐振频率条件下进行声速测量？怎样判断并调整系统的谐振状态？
九、作业题