聲速測量試驗報告

1、大學(xué)物理實驗報告實驗名稱： 聲速測量姓名學(xué)號班級第一實驗樓411實驗時間20日時段評分、實驗?zāi)康?, 了解聲波在空氣中和水中的傳播速度與媒質(zhì)狀態(tài)參量的關(guān)系;2, 學(xué)習(xí)兩種測量空氣、水中聲速的方法；二、實驗儀器與器件聲速測定儀；低頻信號發(fā)生器；示波器；電纜線三條三、實驗原理及計算公式：1 .聲波在空氣中的傳播速度在理想氣體中的傳播速度:RT式中是氣體的比熱比和摩爾質(zhì)量，T為絕對溫度，R為普適氣體常數(shù)。由上式可知，聲速僅與氣體的溫度和性質(zhì)有關(guān)，與聲源的頻率無關(guān)。 在傳播媒質(zhì)白勺溫度為 t°C時，干燥空氣聲速為：V0 1tToVo 1t273.15331.5 0.6t (m/s)2 .測量

2、聲速的實驗方法聲速的測量方法可分為兩類：第一類：直接根據(jù)傳播距離 S和所需時間t與聲速的關(guān)系式 V=S/t ,測量傳播距離S和所需時間t后即可算出聲速，稱為“時差法”。這是工程應(yīng)用中常用的方法。第二類：利用聲源波長、頻率與聲速的關(guān)系式V f ,測量出聲波頻率f和波長 ，算出聲速V。本實驗用第二類方法測量聲速。其中：聲波頻率f可直接由信號發(fā)生器的頻率讀出，本實驗的主要任務(wù)是測量聲波的波長。波長可以用下面兩種方法測量：（1）共振干涉法：聲波在S （聲波源）、及（接收器）之間，形成相互干涉疊加，疊加的波可近似地看作具有弦駐波加行波的特征。根據(jù)駐波波節(jié)與波長的關(guān)系：L波節(jié)= /2可測量波長。(2)相位

3、比較法：根據(jù)行波特點：沿波傳播方向上的任何兩點，其相位和聲源相位之間的相 位差相等時，這兩點間的距離就是波長的整數(shù)倍。據(jù)此可以測量波長。四、實驗內(nèi)容及步驟1共振干涉法測空氣中的聲速(1)按圖7-5-4接好實驗裝置。即：聲波源Si與 相接，接收器S2與 相接。調(diào)節(jié) Si和Q的端面相互平行，并與移動方向相互垂直；調(diào)節(jié)信號發(fā)生器的 參數(shù)(大約 ),使 與 形成共振。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生共振時， 在示波器屏上將看到 圖形。且聲壓最大處對應(yīng)圖 形的 位置。(2)先進行粗測，在示波器屏上觀察在測量范圍內(nèi)是否保證有 個清晰的測試點。 然后測量L值。2相位比較法測空氣中的聲速(1)按圖7-5-6接好實驗裝置。即：聲波源

4、Si與 相接并與示波器相接，接收器$與 相接。調(diào)節(jié)S和S2的端面相互平行，并與移動方向相互垂直；調(diào)節(jié)信號發(fā)生器的 參數(shù)(大約 ),使示波器屏 上看到 圖形。當(dāng)示波器屏上出現(xiàn) 時，即為測量點的標(biāo)記位置。(2)先進行粗測，在示波器屏上觀察在測量范圍內(nèi)是否保證有 個清晰的測試點。 然后測量L值。3利用共振干涉法、相位比較法測水中的聲速將上述連接好的實驗裝置放入專用的水槽中，并與上面測量空氣中的聲速方法、步驟相同，測量聲波在水中的傳播速度。 五、注意事項聲波源S接在信號源的功率輸出端！測量前一定要調(diào)好共振頻率！測量水中聲速時注意水位的控制！。六、實驗內(nèi)容及實驗數(shù)據(jù)處理1.共振干涉法測空氣中聲速(聲源頻

5、率f kHz ；室溫t °C)振1幅最大位置L°L5L1L6L2L7L3LsL4L9Li測量值LiLi 5 Li-1 5 1L 5Li5 i °/22U L叫 laU lb一 2匚52u - u L5v fUv 7 丹）2（均2 =Uvv理論 331.5 °,6tv測量里論2相位比較法測空氣中聲速（聲源頻率fkHz ；室溫t0C ）位相差 的位置LoL5LiLgL2L7L3LsL4L9Li測量值LiLi 5Li-1 5 1L -Li5 i o/22U L/ laU lb_ 2 L52U - U l5v f 一Uv件)2 (巴)2 =Uvv里論 331.5 0.6tv測量v理論3.相位比較法測水中聲速 （聲源頻率fkHz ；室溫t0C ）位相差 的位置LoL5LiL6L2L7L3LsL4L9Li測量值LiLi 5 Li1 5LcLi5 i o/22UL VU LaU Lb-2 L 52u -U L5v fUv/ Uf 2/ U 2/(/()=Uv七、定性分析測量結(jié)果的誤差原因八、預(yù)習(xí)作業(yè)題1 .聲速與那些因素有關(guān)？測量時為什么選擇超聲波作為聲源?2 .為什么換能器要在諧振頻率條件下進行聲速測量？怎樣判斷并調(diào)整系統(tǒng)的諧振狀態(tài)?