《聲速測量》實驗報告

4. 4. 在測量開始和結(jié)束時，先后記錄室溫 「和t2,以及相對濕《聲速測量》實驗預(yù)習報告實驗原理1? 理論計算理想氣體中聲波的傳播速度為「YRT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，vo=331.5m/s,To=273.15K。但實際中空氣并不是干燥的，所以修正的結(jié)果為v^1.5II01十一<v^1.5II01十一<Torps其中，r為相對濕度，ps為飽和蒸汽壓,p=1.013x105Pao2. 實驗方法由于V=f九，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。沿傳播方向上的任意兩點，只要他們的振動狀態(tài)相同，即同相或者相位差為2要他們的振動狀態(tài)相同，即同相或者相位差為2兀的整數(shù)倍,這時兩點間的距離應(yīng)等于波長X的整數(shù)倍，即1二點。當在發(fā)射器的聲波中沿傳播方向移動接受器時，總可以找到一個位置，使得接受器接受到的電信號和發(fā)射器的激勵電信號同相。繼續(xù)移動接受器，知道接受的信號再一次和激勵電信號同相的時候，移過的距離必然等于聲波的波長。利用利薩如圖形在兩個電信號同相或反相時橢圓退化為友斜或左斜直線即可判斷。二、實驗步驟連接電路。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，輸出幅度調(diào)到峰值10V左右。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。實驗過程中若有改變，記下最大最小值，最后取平均值。用相位法測波長。利用利薩如圖找出同相點，每遇到一個同相點就測一次接受器的位置x,連續(xù)測20個，并用逐差法處理。得到波長的平均值。計算聲速。

度「和f2,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)插法求出準確的飽和蒸汽壓值。計算理論值，和實驗值比較。三、數(shù)據(jù)處理超聲波的頻率f=40.009kHz序號Xi/mm序號Xi/mmXi十io-xi/mm數(shù)值計算10.001188.4088.4029.381297.0887.7010318.3713105.5687.19Z(Xj+10-Xi)427.3814114.3686.98ini i=licy-—536.2015123.0286.8210644.7516132.0487.29=87.54mm753.6617140.9787.31862.3418149.8787.53S、一970.7019158.8388.13i必 0.52mm1079.672()167.6988.02△儀=0.03mm20.52mm20.52mm△九=0.05mm> ，卜=8.7必0.05mmv=f入=40?00空10玫8.75103=350.1m/s△f=10Hzv=350.1±2.0m/s理論計算:t=25.0°Ct1=25.4°Ct=25.2°C2r1