超声波测声速实验报告doc文档

2. 相位比较法测波长
从换能器 发出的超声波到达接收器 ，所以在同一时刻 与 处的波有一相位差： (其中λ是波长，x 为 和 之间距离)。因为 x 改变一个波长时，相位差就改变
2p。利用李萨如图形就可以测得超声波的波长。
四、 实验步骤
1. 连接仪器。
按照图 1 连接好仪器，使用前开机预热 10min，自动工作在连续被方式，选择 的介质为空气，观察 和 是否平行。
( f )2 ( f )2 3 (m/s)
实验结果表示：υ=（353±3）m/s，B=0.8%
六、 误差分析
1. 由于使用软件虚拟操作，应该不会出现一些读数的误差，操作上也应该没有什么问 题；
2. 由于 6 月 9 日无法登陆大物实验中心和大厅，所以数据并没有从软件上得到，我只 有参考了一些网络上的数据。
6
11.70 2
表1 i+6 7 8
9
驻波法测量声速数据
1i+6（cm） λi= (1i+6-1i) /3（cm）
12.234
1.057
12.776
1.067
13.314
1.063
10
13.822
1.057
11
14.354
1.058
12
14.844
1.047
λ的平均值：
1 6
6
i
i 1
1.0582（cm）
七、 实验建议
1. 虚拟实验的软件有很多地方还可以优化一下，如添加一个最小化按钮，调整一下， 使之支持 64 位的操作系统等。
2. 实验的原理可以写得详细一些，由于有些知识没有学习，很大部分的实验原理都看 不懂，知识照着实验指导上的步骤去做而已。
八、 思考题
1. 准确测量谐振频率的目的是什么? 答：在谐振频率时，波形最稳定，能够观察读数。准确测量数值，以便于调整。
李萨如图形
图 3 Ф=0
图 7 Ф=π
图 4 Ф= 图 5 Ф=
图 8 Ф= 图 9 Ф=
图 6 Ф=
图 10 Ф=2π
五、 数据记录及源自文库理
1． 基础数据记录
谐振频率 =33.5kHz
2． 驻波法测量声速
i 1（i cm）
1 9.062
2 9.576
3
10.12 4
4
10.65 0
5
11.18 0
( f )2 ( f )2 3 (m/s)
实验结果表示：υ=（354±3）m/s， =0.8%
3． 相位比较法测量声速
表 2 相位比较法测量声速数据（相位变换 2π）
i 1i（cm）
i+7
1i+7（cm） λi= (1i+7-1i)/7（cm） 谐振频率
1
8.162
8
15.926
1.109
2. 若固定两换能传感器之间的距离,改变频率,能否测量出声速?为什么? 能。因为 v = f λ，已知频率 f，而且波长λ也能通过示波器图像读出，所以可以用 驻波法测量出声速。
（注：专业文档是经验性极强的领域，无法思考和涵盖全面，素材和资料部分 来自网络，供参考。可复制、编制，期待你的好评与关注）
响示波器上的李萨如图形。并由此可测得当前频率下声波的波长，结合频率，可以 求得空气中的声速。
三、 实验原理
由波动理论可知，波速与波长、频率有如下关系：v = f λ，只要知道频率和波长就可 以求出波速。本实验通过低频信号发生器控制换能器，信号发生器的输出频率就是声波频率。 声波的波长用驻波法（共振干涉法）和行波法（相位比较法）测量。下图是超声波测声速实 验装置图。
2
9.282
9
17.050
1.110
3
10400
10
18.220
4
11.512
11
19.206
1.107 1.099
f=32.0kHz
5
12.600
12
20.290
1.099
6
13.722
13
21.460
1.105
7
14.832
14
22.532
1.100
λ的平均值：
1 7
7
i
i 1
1.1041（cm）
图 2 接线截图
2. 测量信号源的输出频率 。
将示波器调整为 y-t 模式，观察到正弦信号的波形，使 和 间的距离约为 5cm；调节信号发射强度，波幅为 5V，在 350（100MHz）附近调节频率，同时观察 波形，使信号幅度最大，此时频率为 329（100MHz），即为本系统的谐振频率。
3. 驻波法测波长和声速。
λ的不确定度：
S
7
(i )2
i 1
＝0.002（cm）
i(i 1)
因为，λi= (1i+7-1i) /7，Δ仪=0.02mm
所以， u
7
2 3
仪＝0.000233（cm）
计算声速：
S 2 u 2 0.020（mm）
f 353.31 （m/s）
f
计算不确定度：
f 1% 3
0.2 (kHz)
西安交通大学
大学物理仿真实验 实验报告
——声速的测量
姓 名：林 丽 学 号：2120505028 学 院：电信学院 班 级：计算机 22 班
一、 实验目的
1. 了解超声波的产生、发射和接收的方法； 2. 用驻波法和相位比较法测声速。
二、 实验仪器
1. 超声声速测定仪：主要部件是两个压电陶瓷换能器和一个游标卡尺。 2. 函数信号发生器：提供一定频率的信号，使之等于系统的谐振频率。 3. 示波器：示波器的 x, y 轴输入各接一个换能器，改变两个换能器之间的距离会影
图 1 实验装置和接线图
1. 驻波法测波长
由声源发出的平面波经前方的平面反射后，入射波与发射波叠加，它们波动方程分别是：
叠加后合成波为：
的各点振幅最大，称为波腹，对应的位置：
(n=0,1,2,3…)；
的各点振幅最小，称为波节，对应的位置： (n=0,1,2,3…)。
因此，只要测得相邻两波腹（或波节）的位置 、 即可得波长。
向右缓慢移动 ，观察示波器正弦信号的变化，选择信号最大位置开始读数， 记为 ，取 i=10，用逐差法求出声波波长和误差。利用谐振频率 计算声波波速和 误差。
4. 用相位比较法测波长和声速。
将示波器调整为 X-Y 工作方式。观察示波器出现的李萨如图形，缓慢移动
，当重复出现该图形时，说明相位变化了 2π，即 和 之间移动了一个波长。 沿右连续测量 10 个周期，用逐差法处理数据，求出波长、声速及误差。
λ的不确定度：
S
6
(i )2
i 1
＝0.002（cm）
i(i 1)
因为，λi= (1i+6-1i) /3，Δ仪=0.02mm
所以， u
3
2 3
仪＝ 0.000544（cm）
计算声速：
S 2 u 2 0.021（mm）
f 354.50 （m/s）
f
计算不确定度：
f
1% 0.2 (kHz) 3