时差法测量声速

用时差法测量超声声速

实验目的：

了解时差法测声速的原理，用时差法测量声速

掌握声速测定仪和示波器的使用方法

设计合理的测量方法和数据处理方法，减小误差

实验原理

时差法测试声速的基本原理是基于速度V=距离S/时间T ，通过在已知的距离内计测声波传播的时间；从而计算出声波的传播速度，在一定的距离之间 由控制电路定时发出一个声脉冲波，经过一段距离的传播后到达接收换能器。接收到的信号经放大，滤波后由高精度计时电路求出声波从发出到接收这个在介质传播中经过的时间，从而计算出在某一介质中的传播速度。只因为不用目测的方法，而由仪器本身来计测，所以其测量精度要高。

时差法测量声速图

实验步骤

（1）连接好电路。信号源的“声速测试方法”设置到“脉冲波”方式。

（2）将S 1和S 2之间的距离调到一定距离（≥80mm ），再调节信号源的“接收放大”旋钮

（只在“脉冲波”方式有作用），使示波器上显示的接收波信号幅度（峰-峰值）在350～400mV 左右，使定时器工作在最佳状态。然后记录此时的距离值L i-1和显示的时间值t i-1（时间由声速测试仪信号源时间显示窗口直接读出）。

（3）移动S 2，同时调节“接收放大” 旋钮，使接收波信号幅度始终保持一致。记录下

这时的距离值L i

和显示的时间值t i 。

（4）用公式 11----=i i i i t t L L v 则可求出声速。

实验数据及结果：

时差法： 温度：t= 0C

测量次数（i ） 1

2 21L L L ∆=- 21t t t ∆=- %S V S V V E V -= ()i l mm

()i t s μ

L mm ∆∆=**** t s μ∆∆=**** % ()'L m V S t ∆=∆ 00()S T m V V S T = m V S

=--±--

数据处理：

20.015L mm ∆∆=∆=仪 同理:0.5t s μ∆∆=

'L m V S t ∆==--∆ 22't L V m V S L t ∆∆∆∆⎛⎫⎛⎫∆=+⨯=-- ⎪ ⎪∆∆⎝⎭⎝⎭

()

'V m V V S =±∆=--±-- %E P =-- 按理论值公式00s T T

V V =，算出理论值V S 。

式中V 0=331.45m/s 为T 0=273.15K 时的声速，T =(t +273.15)K 。 V S = =