声波和拍的测定VIP专享VIP免费

声波和拍的测定【实验原理】空气中传播的声波是机械纵波。根据波的迭加原理，两列具有不同频率（频差很小）而以相同速度沿同一方向传播的简谐波彼此迭加就形成拍。设这两列波频率分别为v1和v2，其频率差，v121vvvv<<−=∆2，设其振幅相同均为，并设初相位均为零，两列平面简谐波可表示为my⎥⎦⎤⎢⎣⎡−=)(2cos11νπxtvyym、⎥⎦⎤⎢⎣⎡−=)(2cos22νπxtvyym，其中v是声波传播速度。迭加后，cos))(2(2cos22121⋅⎥⎦⎤⎢⎣⎡−−=+=νπxtvvyyyym⎥⎦⎤⎢⎣⎡−+))(2(221νπxtvv，称之为拍频波。它可视作频率为221vv+的简谐波，其振幅则依221vv−的频率作较缓慢的周期性调制。若将声传感器放置在两列波所通过空间的某一点，就能接受到两列波在该点产生的合振动。合振动的振幅周期地变化，最大值出现在122cos21±=−tvvπ时，故拍频vS为调制频的2倍，21vvvS−=，（此时人耳也能听到嗡……嗡……的声音，声音强弱相间，每次从弱→强→弱称为—拍。）而合成新振动的频率则为2/)(21vvvn+=。【仪器与器材】音叉及共鸣箱（一端开口）、小橡皮锤、扬声器、计算机实时测量系统和声传感器。【实验内容】第一部分：预备实验（熟悉仪器连接与应用软件使用）测定扬声器输入不同频率正弦信号时发出声响的频率与强度（电压）1.打开文件S001.SW，学习声传感器的连接与实验设置（包括信号发生器设置）。2.实测曲线与FFT图。tV−3.学习图形数据处理，求出频率与声强（电压）数值。（3~4种不同频率与强度）第二部分：基本实验（声波与拍的测定）1.测定（2支音叉）固有频率。2.测定以下三种情况声拍的实验曲线并求出拍频与理论值比较。（1）以相近力量敲击2支音叉使共同发声。（2）喇叭与一支音叉以相近声强共同发声，要求设置喇叭振动频率比音叉高15Hz。（3）同上，但要求喇叭振动频率比音叉低15Hz。-1-实验步骤与图形数据处理要点提示Datastudio1.声传感器连接到SW750接口盒模拟信号通道A。2.启动Datastudio，选择声传感器，设置取样频率2000―4000Hz。3.选用取样选项中的自动停止功能，预置时间1~2秒。4.设置声强电压—时间图，按实验内容各项（音叉A、音叉B、音叉A、B），分别测量曲线。tV−5.在图上选取包含15~20个峰-峰波形区域放大后用智能光标读出tV−12ttt−=∆，计算T1，求出频率。6.设置FFT（频谱）图，用智能光标读出峰值频率，求得各固有频率、合振动频率及拍频。7.设置SW750接口盒输出电压：选择正弦波输出以驱动扬声器，正弦波频率分别为比音叉A高15Hz、比音叉B低15Hz，正弦波电压幅值大小应适当，使扬声器声波电压幅值与音叉声波幅值尽量相近。然后测其声波频率及与音叉的拍频，图形数据处理方法同前。8.（选做）扬声器响应特性测试：保持SW750接口盒输出正弦波电压幅值不变，从小到大改变正弦波频率分别测出相应声波频率与声强电压平均幅值。【数据记录参考表格】表1tV−图FFT图1t2tt∆Tf1=频率音叉A音叉BAB合振动AB声拍音叉A与扬声器音叉B与扬声器-2--3-表2正弦波频率扬声器声波频率扬声器声波平均幅值【注意事项】1.2声源响度相近时才能形成明显声拍和良好的拍频波波形图。2.合理放置音叉、扬声器、声传感器的位置，尽量减少传感器的噪声。3.利用软件“导出图片”功能生成图形文件，打印后附在实验报告中。要求至少有音叉A与B拍频波波形图，音叉B与扬声器拍频波波形图各1幅及FFT图1幅。第三部分：拓展与设计实验（设行一个小实验进行观察与探究）例如：1.测定扬声器频响特性曲线。2.试用李萨如图形测声波（行波）相位差的方法测定空气中的声速。