超声波测声速实验报告

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...