聲速測(cè)量實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 聲速測(cè)量實(shí)驗(yàn)報(bào)告 姓名：陳巖松 學(xué)號(hào)： 班級(jí)：本碩實(shí)驗(yàn)班151班實(shí)驗(yàn)名稱聲速的測(cè)量實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 用駐波法和相位法測(cè)聲速。2. 學(xué)會(huì)用逐差法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。3. 了解聲波在空氣中的傳播速度與氣體狀態(tài)參量的關(guān)系。4. 了解壓電換能器的功能和培養(yǎng)綜合使用儀器的功能。實(shí)驗(yàn)原理聲速、聲源振動(dòng)頻率和波長(zhǎng)之間的關(guān)系是 所以只要測(cè)得聲波的頻率和波長(zhǎng)，就可以求得聲速。其中聲波頻率頻率計(jì)測(cè)得。本實(shí)驗(yàn)的主要任務(wù)是測(cè)量聲波波長(zhǎng)，用駐波法和相位法測(cè)量。1. 相位法 波是振動(dòng)狀態(tài)的傳播，也可以說(shuō)是相位的傳播。在波的傳播方向上任何兩點(diǎn)，如果其振動(dòng)狀態(tài)相同或者其相位差為的整數(shù)倍，這兩點(diǎn)的距離等于波長(zhǎng)

2、的整數(shù)倍，即（為一整數(shù)）。若超聲波發(fā)出的聲波是平面波，當(dāng)接收器面垂直于波的傳播方向時(shí)，其端面上各點(diǎn)都具有相同的相位。沿傳播方向移動(dòng)接收器時(shí)，總可以找到一個(gè)位置使得接收到的信號(hào)與發(fā)射器的電信號(hào)同相。繼續(xù)移動(dòng)接收器，直到找到的信號(hào)再一次與發(fā)射器的激勵(lì)電信號(hào)同相時(shí)，移過(guò)的這段距離就等于聲波的波長(zhǎng)。實(shí)際操作時(shí)，我們用的是利用李薩如圖形尋找同相或反相時(shí)橢圓退化成直線的點(diǎn)。2. 駐波法 按照駐波動(dòng)理論，超聲波發(fā)生器發(fā)出的平面波經(jīng)介質(zhì)到接收器，若接收面與發(fā)射面平行，聲波在接收面就會(huì)被垂直反射，于是平面聲波在兩端面間來(lái)回反射并疊加。當(dāng)接收端面與發(fā)射頭間的距離恰好等于半波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，疊加后的波就形成駐波。此時(shí)

3、相鄰兩波節(jié)間的距離等于半個(gè)波長(zhǎng)。當(dāng)發(fā)生器的激勵(lì)頻率等于駐波系統(tǒng)的固有頻率（本實(shí)驗(yàn)中壓電陶瓷的固有頻率）時(shí)，會(huì)產(chǎn)生駐波共振波腹處的振幅達(dá)到最大值。聲波是一種縱波。由縱波的性質(zhì)知，駐波波節(jié)處的聲壓最大。當(dāng)發(fā)生共振時(shí)，接收端面處為一波節(jié)，接收到的聲壓最大，轉(zhuǎn)換成的電信號(hào)也最強(qiáng)。移動(dòng)接收器到某個(gè)共振位置時(shí)，示波器上又會(huì)出現(xiàn)最強(qiáng)的信號(hào)，繼續(xù)移動(dòng)到某個(gè)共振位置，則兩次共振位置之間的距離即為。實(shí)驗(yàn)儀器聲速測(cè)量?jī)x、示波器、信號(hào)發(fā)生器。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1. 駐波法測(cè)聲速（1） 如圖所示連接好電路，讓和靠近并留有適當(dāng)?shù)目障?，使兩端面平行且與游標(biāo)尺正交。（2） 根據(jù)實(shí)驗(yàn)給出的壓電換能器的振動(dòng)頻率，將信號(hào)發(fā)生器的輸出頻

4、率調(diào)至附近，緩慢移動(dòng)，當(dāng)在示波器上看到正弦波首次出現(xiàn)振幅較大處，固定，在仔細(xì)微調(diào)信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率，使熒光屏上圖形振幅達(dá)到最大，讀出共振頻率。（3） 在共振條件下，將移近，在緩慢移開，當(dāng)示波器上出現(xiàn)振幅最大時(shí)，記下的位置（4） 由近及遠(yuǎn)移動(dòng)，逐次記下各振幅最大時(shí)的位置，連續(xù)測(cè)10個(gè)數(shù)據(jù)（5） 用逐差法計(jì)算出波長(zhǎng)的平均值。2. 用相位法測(cè)聲速 （1）調(diào)節(jié)示波器使，將“秒/格”旋鈕旋至利用李薩如圖形觀察發(fā)射波與接收波的相位差，找出同相點(diǎn)。 （2）在共振條件下，使靠近，然后慢慢移開，當(dāng)示波器上出現(xiàn)傾斜線時(shí)，微調(diào)游標(biāo)卡尺上的微調(diào)螺絲，使圖形穩(wěn)定，記下的位置（3） 繼續(xù)緩慢移開，依次記下10個(gè)示波器上

5、李薩如圖形為直線時(shí)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)（4） 用逐差法算出聲波波長(zhǎng)的平均值。數(shù)據(jù)處理及記錄共振頻率=37.613kHz1. 駐波法 數(shù)據(jù)記錄如下(單位：mm）： 89.06893.19897.976102.679107.185 111.756116.589121.208125.822130.357135.019由上表可得下表（其中， 單位：cm） 23.39123.23223.14323.17223.263 9.35649.29289.25729.26889.3052下面用逐差法求聲波波長(zhǎng) = =4.648則波長(zhǎng)=9.296=下面計(jì)算聲波速度的不確定度 先計(jì)算的不確定度，=0.0466mm =0.0

6、1mm從而=0.0476mm，0.01kHz所以 求出 實(shí)驗(yàn)結(jié)果為2.相位法 數(shù)據(jù)記錄（單位：mm）138.942148.180157.406166.548175.821184.903194.902203.355212.676222.072231.213從而得到下表（ ，單位：mm）46.72245.89546.12846.25146.310 9.3449.1799.2269.2509.262=9.252mm則下面計(jì)算聲波速度的不確定度 先計(jì)算的不確定度，=0.0729mm =0.01mm從而=0.0736mm，0.01kHz所以 求出 實(shí)驗(yàn)結(jié)果為 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及小結(jié) 1. 駐波法實(shí)驗(yàn)結(jié)果表示

7、為 2. 相位法實(shí)驗(yàn)結(jié)果表示為 誤差分析：（1） 發(fā)射換能器與接受換能器之間可能不是嚴(yán)格的駐波場(chǎng)（2） 儀器的螺距誤差可能存在（3） 示波器上波形線條較粗，判斷振幅最大有視覺誤差（4） 觀察李薩如圖形時(shí)，并不能十分準(zhǔn)確控制每一次圖形變 成直線時(shí)都是嚴(yán)格的直線（5） 調(diào)節(jié)超聲波共振頻率會(huì)有一定誤差。實(shí)驗(yàn)的收獲、總結(jié)、體會(huì)1. 這次的實(shí)驗(yàn)讓我有耳目一新的感覺，因?yàn)榇_實(shí)是第一次一開始完全靠自己去完成一個(gè)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)時(shí)做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候覺得確實(shí)挺難的，很多術(shù)語(yǔ)概念不熟悉，但是正是因?yàn)檫@樣的一種新的做實(shí)驗(yàn)的模式，才體現(xiàn)了大學(xué)生要學(xué)會(huì)自主學(xué)習(xí)、自主完成任務(wù)的意識(shí)。盡管實(shí)驗(yàn)的兩個(gè)小時(shí)里面并不能夠?qū)⑦@個(gè)實(shí)驗(yàn)所涵蓋的所有有關(guān)知識(shí)都學(xué)會(huì)，但是卻能夠?qū)@個(gè)實(shí)驗(yàn)有了深刻的印象，而且在后來(lái)老師總結(jié)后，也能真正理解實(shí)驗(yàn)原理了，并不僅僅局限于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄。2.