學年聲速的測量

1、1聲速測量 王小貞老師 2實驗原理v 在波動過程中，聲波的傳播速度v與聲波頻率f和波長之間的關系為v=f。所以只要測出聲波的頻率和波長，就可以求出聲速。其中聲波頻率可由產(chǎn)生聲波的信號發(fā)生器的頻率讀出，波長則可用共振干涉法和相位比較法進行測量。聲速測量 本實驗用壓電陶瓷實現(xiàn)聲電轉化來測定聲速。3連接及原理圖4實驗儀器5示波器6Zkyss聲速測定實驗儀配套的聲速測定裝置7步驟一：共振干涉法測聲速v按圖接線（檢查接線），調節(jié)儀器，使示波器顯示接收信號電壓的波形;v測定壓電陶瓷換能器系統(tǒng)諧振頻率f;v測定波長.實驗步驟8儀器連接及調節(jié)9CH1CH210 首先顯示歡迎界面，自動進入按鍵說明界面，按確認鍵

2、進入模式選擇界面，選擇正弦波模式按確認進入實驗測量界面。11 可以看見LCD顯示屏上有三行內容。 第一行 顯示輸出信號頻率，可以通過頻率調節(jié)旋鈕調節(jié)。 下面兩行分別顯示接收增益和發(fā)射增益，可以通過上下按鍵在兩者間切換，用左右按鍵調節(jié)增益。 增益分成03共4檔，0檔最小，3檔最大。 注意此儀器沒有信號指示燈。 12輝度聚焦CH1選擇顯示(1)CH2選擇顯示(2)CH1電壓衰減(3)CH2電壓衰減(5)CH1選擇開關(4)CH2選擇開關(6)觸發(fā)源顯示(7)時基模式(8)觸發(fā)源選擇(9)XY模式(11)觸發(fā)電平調節(jié)(10)時基調節(jié)(12)13觀察波形時各開關按鍵的位置及步驟1 .選擇時基模式A（8

3、），屏幕上方A旁會出現(xiàn)時間標稱值。 2.接收波的觀測選擇：要明確接收波是接在示波器的CH2。選擇按壓示波器CH1(4)或CH2(6),屏幕上下方應顯示出2(2)，并且調節(jié)電壓衰減（5）使電壓標稱值為100mv.3.調節(jié)觸發(fā)源（9）使觸發(fā)信號（7）為發(fā)射信號CH1。4.調節(jié)信號源的頻率（35KHz38KHz），使接收波的電壓振幅最大。波形幅度如果超過可調節(jié)電壓衰減（5），調節(jié)時基旋鈕（12）和觸發(fā)電平（10）使波形穩(wěn)定。5.微調換能器之間位置，確定波形振幅最大并且不出現(xiàn)失真。若出現(xiàn)失真，應調節(jié)信號源的接收或發(fā)射增益大小。6.再微調頻率使波形振幅最大，確定該頻率就是諧振頻率。14v移動兩換能器距離

4、到大于5cm處，調節(jié)頻率旋鈕，使頻率在35正負3Khz內變化，觀察示波器接收波電壓幅度變化，找出電壓幅度最大時對應的頻率。v調節(jié)換能器距離，使接收幅度最大，再細調頻率，記錄數(shù)值。v改變換能器距離，多次測量求平均值。測定諧振頻率15在實驗中有可能出現(xiàn)波形失真v如果是zkyss可以減少發(fā)射和接收增益使波形回復正弦波。16測量聲波波長v將頻率固定在平均值處。v改變換能器之間距離，同時觀察示波器上聲壓振幅變化，記下出現(xiàn)正弦振幅最大的位置（測量時要注意回程差的存在）。v用逐差法計算出聲波波長17 讀數(shù)裝置由主尺和鼓輪讀數(shù)組成。v如圖所示主尺讀數(shù)取53mmv鼓輪讀數(shù)取0.785mmv讀數(shù)為53.785mm

5、v現(xiàn)數(shù)據(jù)簡化估讀位省略為53.78mm18步驟二：相位比較法測量聲速v調節(jié)示波器各旋鈕（xy位置）v測量波長 1、接線基本不用改變 2、前面調節(jié)過的諧振頻率不需要再調節(jié)，為了保證接收聲壓強度可以把換能器距離調回10cm左右再開始測量。 3、可以以斜率正或者負的直線圖形作為測量點，但是必須全部測量相同的圖形（不能測斜率正的直線接下來測斜率負的直線）19X軸率減(1)Y軸率減(2)選擇選擇XY模式模式(3)要有顯示要有顯示20相位比較法時注意事項v1.按壓（3）選擇X-Y模式。v2.屏幕下方要有顯示1和2，說明X和Y有輸入。v3.調節(jié)X衰減（1）和Y衰減（2），使李薩如圖形為傾斜角為45(或135）度大小合適。21注意回程差的存在v測量過程中要求單方向轉動鼓輪v如果出現(xiàn)轉過頭的情況，要多往回轉幾圈，然后順著測量方向轉到振幅最大（里薩如圖形直線）位置讀數(shù)。v注意第一個讀數(shù)位置也存在回程差。22注意聲波隨著距離減弱v 在實驗過程中，要隨著實驗進程調節(jié)電壓衰減旋鈕，使接收波形以及李薩如圖形在示波器上的形狀及幅度大小合適。23波長不確定度的計算vSkv5系統(tǒng)：取0.004mm 不過，由于用逐差法處理數(shù)據(jù)，能減少誤差，而且由于實際測量中大部分情況動子的定位精度并不高因此計算不確定度的時候B類分量通常可以略去。 因時間有限，處理