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超声波测声速实验报告

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西安交通大学大学物理仿真实验实验报告——声速的测量姓名:林丽学号:28学院:电信学院班级:计算机 22 班一、实验目的1. 了解超声波的产生、发射和接收的方法;2. 用驻波法和相位比较法测声速。二、实验仪器1.超声声速测定仪:主要部件是两个压电陶瓷换能器和一个游标卡尺。2.函数信号发生器:提供一定频率的信号,使之等于系统的谐振频率。3.示波器:示波器的 x,y 轴输入各接一个换能器,改变两个换能器之间的距离会影响示波器上的李萨如图形。并由此可测得当前频率下声波的波长,结合频率,可以求得空气中的声速。三、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 入,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。图 1 实验装置和接线图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yi=ACOS2TI(it叠加后合成波为:d.-的各点振幅最大,称为波腹,对应的位置::;1.(n=0,1,2,3…);si.:」的各点振幅最小,称为波节,对应的位置:一-二 I-】](n=0,1,2,3…)。因此,只要测得相邻两波腹(或波节)的位置昌、匕•即可得波长。2.相位比较法测波长从换能器齢发出的超声波到达接收器空,所以在同一时刻齢与暑处的波有一相位差:■■航;(其中入是波长,x 为 I 和厂之间距离)。因为 x 改变一个波长时,相位差就改变 2p。利用李萨如图形就可以测得超声波的波长。四、实验步骤1.连接仪器。按照图 1 连接好仪器,使用前开机预热 10min,自动工作在连续被方式,选择的介质为空气,观察力和「是否平行。图 2 接线截图2.测量信号源的输出频率怡。将示波器调整为 y-t 模式,观察到正弦信号的波形,使力和昭间的距离约为5cm;调节信号发射强度,波幅为 5V,在 350(100MHz)附近调节频率,同时观察波形,使信号幅度最大,此时频率为 329(100MHz),即为本系统的谐振频率。3.驻波法测波长和声速。向右缓慢移动丁,观察示波器正弦信号的变化,选择信号最大位置开始读数,记为宀,取 i=10,用逐差法求出声波波长和误差。利用谐振频率 I 计算声波波速和误差。4.用相位比较法测波长和声速。将示波器调整为 X-Y 工作方式。观察示波器出现的李萨如图形,缓慢移动",当重复出现该图形时,说明相位变化了 2n,即右...

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