大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告-聲速的測(cè)量

實(shí)驗(yàn)報(bào)告1.共振干預(yù)法、相位比擬法以及時(shí)差法測(cè)量介質(zhì)中的聲速2.逐差法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；3.速與介質(zhì)參數(shù)的關(guān)系。【】超聲波具有波長(zhǎng)短，易于定向發(fā)射、易被反射等優(yōu)點(diǎn)。在超聲波段進(jìn)行測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)還在于超聲波的波長(zhǎng)短，可以在短距離較精確的測(cè)出聲速。最常成的換能器探頭)電陶瓷可以在機(jī)械振動(dòng)與交流電壓之間雙向換能。聲波的傳播速度與其頻率和波長(zhǎng)的關(guān)系為：vf(1) 聲波的頻率和波長(zhǎng)，就可以得到聲速。同樣，傳播速度亦可用vL/t(2) L1.共振干預(yù)法實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，圖中S1和S2為壓電晶體換能器，S1作為聲波源，它被S時(shí)，再被反射。當(dāng)1S2兩個(gè)平面間來回反射，當(dāng)L=n×λ，n2

=0，1，2，……

S1S12nπ2)因?yàn)榻邮掌鱏2的外表振動(dòng)位移可以忽略，所以對(duì)位移來說是波節(jié)，對(duì)聲壓來增大。從示波器上觀察到的電信號(hào)幅值也是極大值參見圖2)圖中各極大之間的距離均為λ/2，由于散射和其他損耗，各級(jí)大致幅值隨距長(zhǎng)。由信號(hào)源讀出超聲波的頻率值后，即可由公式得聲速。2.相位比擬法也可以說是位相的傳播。沿波傳播方向的任何兩點(diǎn)同長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，沿波的傳播方向移動(dòng)接收器S2，接收到的信號(hào)再次與器的位相相同時(shí)，一國(guó)的距離等于與聲波的波長(zhǎng)。03.時(shí)差法SS2S、24.逐差法處理數(shù)據(jù)λ/2離為2=[∑ )?)]/=1這樣就很容易計(jì)算出λ。如測(cè)不到20個(gè)極大值，那么可少測(cè)幾個(gè)(一定是偶數(shù))，方法計(jì)算即可。【實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄、實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算實(shí)驗(yàn)時(shí)室溫為16℃，空氣中聲速的理論值為=0×√1

)=341.019/273.15干預(yù)法頻率f=35.617使用逐差法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，處理過程由C++程序完成，程序如下L(mm)L(mm)clude<iostream>clude<cstdio>usingnamespacestd;constintn=10;nst7;constdoubleL[2*n]={50.00,52.58,54.41,57.46,59.63,62.40,64.46,67.37,70.60,72.16,74.01,77.00,79.01,81.84,83.80,86.92,88.78,91.66,93.31,96.49};doubleLMD=0;intmain()for(inti=0;i<n;i++)LMD+=(L[n+i]-L[i])*2/n/n;ntf("v=%.3lf\n",LMD*f*2);tem("pause");return此程序運(yùn)行結(jié)果為：v=344.461m/s;比擬法頻率f=35.618使用逐差法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，處理過程由C++程序完成，程序如下編號(hào):L(mm)clude<iostream>#include<cstdio>usingnamespacestd;constintn=5;constdoublef=35.618;constdoubleL[2*n]={54.82,64.41,74.02,83.74,93.40,103.06,112.90,122.36,131.86,141.09};doubleLMD=0;.intmain()for(inti=0;i<n;i++)LMD+=(L[n+i]-L[i])/n/n;ntf("v=%.3lf\n",LMD*f);tem("pause");return此程序運(yùn)行結(jié)果為：v=343.187m/s機(jī)作圖如下：T/μsL/mm第二組數(shù)據(jù)，存在較大誤差，因此將其去掉。計(jì)算機(jī)計(jì)算得v=344.41m/s作圖如下：T/μsL/mm計(jì)算機(jī)計(jì)算得v=1449.43m/s精力觀察儀器，操作儀器，而且需要兩個(gè)人的默契配合。當(dāng)然，還是察重合時(shí)圖像較小會(huì)導(dǎo)致誤差很大。所以誤差會(huì)較小。1什么換能器要在諧振頻率條件下進(jìn)行聲速測(cè)定？因?yàn)樵谥C振頻率下，反射面之間的聲壓達(dá)極大值。這樣從示波器上觀察到的信號(hào)幅值為最大，從而更利于觀察。2讓聲波在兩個(gè)換能器之間產(chǎn)生共振必須滿足那些條件？答：1換能器的發(fā)射面與接受面互相平行。2個(gè)換能器間的距離為半波長(zhǎng)的整數(shù)倍。3出三個(gè)超聲波應(yīng)用的例子，他們都是利用了超聲波的那些特性？比方超聲波定位系統(tǒng)，超聲波探測(cè)，超聲波洗牙。利用了超聲波的波長(zhǎng)短，易于定向發(fā)射，易被反射等特性。4差法測(cè)量中，為何共振或接受增益過大會(huì)影響聲速儀對(duì)接受點(diǎn)的判斷？因?yàn)楫?dāng)共振或接受增益過大時(shí)，接受器將提前接收到信號(hào)，這樣測(cè)得的時(shí)間小，導(dǎo)致最后計(jì)算出的聲速偏大。1.我想這個(gè)實(shí)驗(yàn)測(cè)聲速的方法可以有更廣闊的用處.對(duì)于前兩種方法,可以測(cè)得一些以波形