《聲速測量》實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、聲速測量實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告實(shí)驗(yàn)原理1.理論計(jì)算理想氣體中聲波的傳播速度為其中，丫為比熱容比， M 是氣體的摩爾質(zhì)量， T 是絕對溫度 ,R = 8.31441J/(mol? K)在室溫 t 下，干燥空氣中的聲速為其中， v 331.5m/s,T°= 273.15K 。但實(shí)際中空氣并不是干燥的，所以修正的結(jié)果為v =331.51 + 門+0.31 些p 丿其中， r 為相對濕度， ps 為飽和蒸汽壓， P =1.013 10 5Pa2.實(shí)驗(yàn)方法由于 v = f ? ，故只要測出頻率和波長，就可以求出聲速。其中，聲波頻率由聲源振動(dòng)頻率得到，再用相位法測得波長即可。波可以看成是相位的傳播。沿傳播

2、方向上的任意兩點(diǎn)，只要他們的振動(dòng)狀態(tài)相同，即同相或者相位差為2 n 的整數(shù)倍 , 這時(shí)兩點(diǎn)間的距離應(yīng)等于波長入的整數(shù)倍，即I 二。當(dāng)在發(fā)射器的聲波中沿傳播方向移動(dòng)接受器時(shí)，總可以找到一個(gè)位置，使得接受器接受到的電信號和發(fā)射器的激勵(lì)電信號同相。繼續(xù)移動(dòng)接受器，知道接受的信號再一次和激勵(lì)電信號同相的時(shí)候，移過的距離必然等于聲波的波長。利用利薩如圖形在兩個(gè)電信號同相或反相時(shí)橢圓退化為友斜或左斜直線即可判斷。實(shí)驗(yàn)步驟1.連接電路。函數(shù)信號發(fā)生器的輸出與超聲波發(fā)射器的輸入端及示波器的通道 1 相連；超聲波接受器的輸出端和示波器的通道 2相連。函數(shù)信號發(fā)生器置于正弦波輸出，頻率置于100kHz 檔，輸出幅

3、度調(diào)到峰值 10V 左右。2.用示波器觀察加在聲波發(fā)射器上的電信號和超聲波接受器輸出的電信號。先將函數(shù)信號發(fā)生器的頻率調(diào)節(jié)到40kHz 左右，然后細(xì)調(diào)頻率，使接受器輸出信號最大，記下此頻率，即超聲波頻率。實(shí)驗(yàn)過程中若有改變，記下最大最小值，最后取平均值。3.用相位法測波長。利用利薩如圖找出同相點(diǎn)，每遇到一個(gè)同相點(diǎn)就測一次接受器的位置 x，連續(xù)測 20 個(gè)，并用逐差法處理。得到波長的平均值。計(jì)算聲速。4.在測量開始和結(jié)束時(shí)，先后記錄室溫t i 和 t 2, 以及相對濕度 r i 和2, 并查出平均室溫對應(yīng)的飽和蒸汽壓。若溫度不是整數(shù)值，則按線性內(nèi)插法求出準(zhǔn)確的飽和蒸汽壓值。計(jì)算理論值 , 和實(shí)驗(yàn)

4、值比較。三、數(shù)據(jù)處理超聲波的頻率f= 40.009 kHz序號Xi /伽序號Xi/伽Xi+10-X i/ 伽數(shù)值計(jì)算10.001188.4088.4029.381297.0887.7010318.3713105.5687.19Z（X* - X i ）427.3814114.3686.981077536.2015123.0286.8210A10644.7516132.0487.29=87.54伽753.6617140.9787.31862.3418149.8787.53s“r0 52 mm970.7019158.8388.131079.6720167.6988.02儀=0.03mm=0.52mm:,=0.05mm二 ，二 8.75 一 0.05mmv = f =40.009 10 3 8.75 10=350.1m/sv = 350.1 士 2.0m/s理論計(jì)算：11=25.0C t 2=25.4 C t=25.2Cr i=55% r 2=58%r=56.5%ps=0.0321v =331.5 1