大学物理仿真试验报告——超声波测速

大学物理仿真实验：超声波测声速 2009-11-18 第1页 共8 页 大学物理仿真实验报告 时间：2009.11.18 实验人：X X X 班级： X X X 学号： X X X X 实验名称： 超声波测声速 试验目的： 1.了解超声波的产生、发射、和接收方法； 2.用驻波法、相位比较法测量声速。 实验仪器： SV-DH 系列声速测试仪，示波器，声速测试仪信号源。 实验原理： 由波动理论可知，波速与波长、频率有如下关系：v = f λ，只要知道频率和波长就可以求出波速。本实验通过低频信号发生器控制换能器，信号发生器的输出频率就是声波频率。声波的波长用驻波法（共振干涉法）和行波法（相位比较法）测量。下图是超声波测声速实验装置图。 1.驻波法测波长 由声源发出的平面波经前方的平面反射后，入射波与发射波叠加，它们波动方程分别是： 叠加后合成波为： 振幅最大的各点称为波腹，其对应位置： 大学物理仿真实验：超声波测声速 2009-11-18 第2页 共8 页 振幅最小的各点称为波节，其对应位置： 因此只要测得相邻两波腹（或波节）的位置Xn、Xn-1 即可得波长。 2.相位比较法测波长 从换能器S1 发出的超声波到达接收器S2，所以在同一时刻S1 与S2 处的波有一相位差：。因为x 改变一个波长时，相位差就改变2π。利用李萨如图形就可以测得超声波的波长。 实验内容及操作步骤： 1．接线 2．调整仪器 （1）示波器的使用与调整 使用示波器时候，请先调整好示波器的聚焦。然后鼠标单击示波器的输入信号的接口，把信号输入示波器。接着调节通道 1，2 的幅度微调，扫描信号的时基微调。最后选择合适的垂直方式选择开关，触发源选择开关，内触发源选择开关，Auto-Norm-X-Y 开关，在示波器上显示出需要观察的信号波形。输入信道的信号是由实验线路的连接决定的。 （2）信号发生器的调整 根据实验的要求调整信号发生器，产生频率大概在35KHz 左右，幅度为5V 的一个正弦信号。由于本实验测声速的方法需要通过换能器（压电陶瓷）共振把电信号转为声信号，然后再转为电信号进行的，所以在开始测量前需要调节信号的频率为换能器的共振频率。在寻找共振频率时，通过调节信号发生器的微调旋钮，观察示波器上信号幅度是否为最大来逐步寻找的。 （3）超声速测定仪的使用 在超声速测定仪中，左边的换能器是固定的，右边的换能器是与游标卡尺的滑动部分连接在一起的。这样，左右换能器间的距离就可以通过游标卡尺来测量出来，在上图的下半...