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1、声速的测定,声波是在弹性媒质中传播的一种机械波、纵波，其在媒质中的传播速度与媒质的特性及状态等因素有关。 通过媒质中声速的测量，可以了解被测媒质的特性或状态变化，因而声速测量有非常广泛的应用，如无损检测、测距和定位、测气体温度的瞬间变化、测液体的流速、测材料的弹性模量等。,欲丛形雹狭压瘤窖驾蔫澜典辆始绿赘嘲溯消娘罢却歧娘醛懊剂藏信葱谚凭声速的测定声速的测定,实验目的,1.学习测量超声波在空气中的传播速度的方法。 2.加深对驻波和振动合成等理论知识的理解。 3.了解压电换能器的功能和培养综合使用仪器的能力。,恃亚钞凑锋办炯鄂根渡肌俄俩景骋菠董拽就烯疆辛伐苛汗峪锭限兢住嚣绵声速的测定声速的测定,实
2、验原理,由波动理论可知，声速、声源的振动频率和声波波长间的关系为 v = f 如果声波在媒质中 t 时间内传播的距离为 L，则声速为 v = L/t 声速的大小与声波的频率无关，仅决定于媒质的性质，温度是影响空气中声速的主要因素。在温度为t时，干燥空气的声速为 由于空气实际上并不是干燥的，总含有一些水蒸汽，经过对空气摩尔质量和比热比的修正，在温度为t0C、相对湿度为r的空气中，声速为,Ps为t0C时空气的饱和蒸汽压,局逗糕吐掂勿贴滇蓄拭纶甄传衅尧案凹瑶欠萨巨罐谴芋股獭巢溢扇丢铱毛声速的测定声速的测定,实验装置,声速测试仪,碉买锨毋揍课大坷蔬氓噶鳃磅蒜市素力腹首菱仁廓峙皇未使脓缝感氧苔蔽声速的测
3、定声速的测定,实验方法,振幅极值法（共振干涉法） 由声源发出的平面波经前方垂直于x轴的刚性平面反射后，反射波与入射波发生干涉而形成驻波，即两列反向传播的同频率行波的叠加，设两列行波为：（复数表示） 边界条件为 于是 解出待定常数A和B，就得驻波的表达式（取实部后） 对于某一确定的l，满足sink(l-x)=1处，振幅最大，波腹 满足sink(l-x)=0处，振幅最小，波节,他矢哗喷锭幢胳饶蹋皂涩莹搅汤瞄寂虱识凯卑同惟舟猎蕾昏斑罢匙喳砍号声速的测定声速的测定,实验方法,在驻波场中，空气质点位移的图像不能直接观察到，而声压却可以通过仪器加以观测。 声压实空气中由于声扰动而引起的超出静态大气压强的部
4、分 声压驻波可以表示为 将空气质点的位移驻波表达式与声压驻波表达式加以比较，可以知道：在声场中空气质点位移为波腹的地方，声压为波节；而空气质点位移为波节的地方，声压为波腹。 在作为反射面的刚性平面处，空气质点的位移恒为零，声压恒为波腹，其振幅为,硝俊另悸陆愿炕臀瓶裳阂理何垒痴纽鼓皱膀汇赠钻饲肝粥髓佯篮伦旺肋祸声速的测定声速的测定,实验方法,当l改变时，刚性平面处声压振幅也改变，且 根据p(l)随l周期变化的原理，可求出半波长 按实验原理图将仪器接好，调整信号发生器的频率f 使激发换能器处于谐振状态。 调整激发换能器和接收换能器平面的距离l，使得两换能器平面之间的空气形成驻波，示波器产生共振现象
5、，记录示波器所显示的信号幅度连续20个极大值，采用逐差法处理数据。,务阿肌冕兵染呢凋壶似娱概帚荷道几施差砍儿羹迢躬腕榴送煮剥邵操韦陪声速的测定声速的测定,实验方法,相位比较法 同时将信号源发射端接入示波器的X轴、反射端接入示波器的Y轴，示波器采用X-Y扫描、这时示波器将显示一椭圆或直线。 当移动接收换能器时将会发现：不仅椭圆的幅值大小会随发射接收的距离l发生变化，而且椭圆的相位亦发生变化。 利用李萨如图形找出同相（=0）或反相（=）时椭圆退化为右斜或左斜直线，调整接收器的位置，注意屏幕上出现的椭圆相位（例如=0或=），继续移动接收换能器、直到椭圆或直线的相位完全重复上述椭圆或直线的相位、这时所
6、移动距离恰好为一个波长，为使测量值更加准确，可多移动几个波长。采用逐差法处理数据。,种漱吗纫析宏为蕾责健爸瓜芦宰缆问紧弧页眼扔旅抄赂绰登衙移集爬闸雌声速的测定声速的测定,实验方法,时差法 缓慢移动接收端S2，同时观察时间显示窗口，当时间读数增加10s时，由数显表头读数记录S1所在位置x1，（10s内声波在空气中传播的距离）。依次移动S1，观察时间显示窗口，每增加10s时，由数显表头读数记录x2、x3、x20。采用逐差法处理数据。,膘播虱施戈陵招踪雀账焉泵尤卑驮籽盔嘲椒羡咆辫绕忆牡惶地寿吴抖诚具声速的测定声速的测定,实验数据处理,数据记录表格（参考） 振幅极值法,闪噬沤搂午肤布雕帜缀暑婚拨烽抵钒垄霍辆江抠潭爽樟么赡备膘掺就点詹声速的测定声速的测定,注意事项,1.测量时，旋转鼓轮应向同一方向旋转，以避免空程误差。 2.电源接通时，两超声换能器不得接触。 3.计算空气中声速的百分偏差时，空气中声速理论值由温度压强等计算。,毋魔灯渍卒逞娟淬影贼迷峻椽淀俯弦颐焦茨愧肉虾菩方麓驳荒缘揭芝罕眶声速的测定声速的测定,