西安交大物理仿验实验报告

1、西安交大物理仿验实验报告 西安交通大学实验报告 第 第 1 页(共 共 10 页) 课程:_ _ _ 大学物理实验_ _实? 实 验 日 日 期 期 ： 2 14 年 11 月 30日 日 专业班号_ 组别_ 无_ 交 报 告 日 期 ： ： 20 2 年 12 月 4 日 姓 姓 名 名_ 学号_ 报 告 退 发 ： （订正、重做） 同 同 组 者_ _ _ _ _ 教师审批签字： ： 实验名称： 超声波测声速 一、实验目得: 1、了解超声波得产生、发射、与接收方法； 2、用驻波法、相位比较法测量声速。 二、实验仪器： SDH 系列声速测试仪,示波器，声速测试仪信号源。 三、实验原理: 由波

2、动理论可知，波速与波长、频率有如下关系:v = ,只要知道频率与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,信号发生器得输出频率就就是声波频率。声波得波长用驻波法(共振干涉法)与行波法（相位比较法)测量。下图就是超声波测声速实验装置图. 1、驻波法测波长 由声源发出得平面波经前方得平面反射后,入射波与发射波叠加，它们波动方程分别就是: 叠加后合成波为: 振幅最大得各点称为波腹，其对应位置： 振幅最小得各点称为波节，其对应位置： 因此只要测得相邻两波腹(或波节)得位置 X、n1 即可得波长。 2、相位比较法测波长 从换能器 S1 发出得超声波到达 _ S2，所以在同一时刻 S与 S2

3、 处得波有一相位差：。因为 x 改变一个波长时,相位差就改变。利用李萨如图形就可以测得超声波得波长。 四、实验内容 1.接线 .调整仪器 （)示波器得使用与调整 使用示波器时候，请先调整好示波器得聚焦。然后鼠标单击示波器得输入信号得接口,把信号输入示波器.接着调节通道 1,2 得幅度微调，扫描信号得时基微 调。最后选择合适得垂直方式选择开关，触发源选择开关，内触发源选择开关,AuNrm-Y 开关,在示波器上显示出需要观察得信号波形。输入信道得信号就是由实验线路得连接决定得。 (）信号发生器得调整 根据实验得要求调整信号发生器，产生频率大概在 35Hz 左右,幅度为 5得一个正弦信号。由于本实验

4、测声速得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得，所以在开始测量前需要调节信号得频率为换能器得共振频率。在寻找共振频率时,通过调节信号发生器得微调旋钮,观察示波器上信号幅度就是否为最大来逐步寻找得。 （3）超声速测定仪得使用 在超声速测定仪中,左边得换能器就是固定得,右边得换能器就是与游标卡尺得滑动部分连接在一起得。这样，左右换能器间得距离就可以通过游标卡尺来测量出来,在上图得下半部分就是一个放大得游标卡尺得读数图。 3。实验内容 寻找到超声波得频率(就就是换能器得共振频率)后，只要测量到信号得波长就可以求得声速。我们采用驻波法与相位比较法来测量信号波长：

5、(1）驻波法 信号发生器产生得信号通过超声速测定仪后，会在两个换能器件之间产生驻波。改变换能器之间得距离(移动右边得换能器）时,在接收端（把声信号转为电信号得换能器)得信号振幅会相应改变。当换能器之间得距离为信号波长得一半时,接受端信号振幅为最大值。 实验中调节示波器得垂直方式选择开关,触发源选择开关,内触发源选择开关,uo-orm-X-开关，使屏幕上显示出接受端信号，图见前面“调整仪器”中“示波器得使用与调整”部分。然后,一边移动右边换能器，一边观察示波器上得信号幅度。当信号幅度为最大值时,通过放大得游标卡尺读出此时换能器间得距离。两个相邻得信号幅度最大时换能器间得距离差就就是波长得一半。

6、（）相位比较法 由于两个换能器间有距离,这样在两个换能器处得信号有一相位差。当换能器间距离改变一个波长时,相位差改变 2p。 实验中调节示波器得垂直方式选择开关,触发源选择开关，内触发源选择开关,o-Norm-Y 开关，使屏幕上显示出两个换能器端信号产生得李撒如图（见图1）.然后,一边移动右边换能器，一边观察示波器上得李撒如图。当观察到两 个信号得相位差改变 2 时，通过放大得游标卡尺读出此时换能器间得距离. 五、注意事项： 1.确保换能器 S1 与 S2 端面得平行。 2。信号发生器输出信号频率与压电换能器谐振频率 f0 保持一致. 六、实验经过及数据记录: （1）驻波法测声速 连线如图 调

7、节各仪器到如下图所示状态（所示波峰峰值最大）: 读数：、8m ； 再调节声速测试仪,使所示波峰峰值重新达到最大 读数：9、2m ； :示所下如录记，据数组多出读，推类此以?1、36m 19、4m 、88mm 、98mm 35、28m 40、4mm 5、6mm 50、4m 、94mm 61、12mm 66、mm 1、56m 6、2m 81、9 8、14m 92、34mm 97、66mm 10、76mm 108、4mm 13、12mm (2）相位比较法 连线如图 调节各仪器到如下图所示状态： 读数：9、2mm ； 再调节声速测试仪，使所示波型与前一次相同： 读数:19、2mm ； 以此类推，读出多

8、组数据,记录如下: 0、00m 0、4mm 0、2mm 61、1m 、6m 82、00mm 92、2mm 10、82m 113、18mm 123、8mm 七、数据处理: （1）驻波法 （3、8m9、28m14、6mm19、5m24、88m9、9mm3、8mm0、2mm、6mm-5、74m55、94mm6、12mm+66、+71、567、2mm81、mm+8、4mm+9、34m+97、66m +102、7m+10、04mm +113、1mm) 121=5、20mm (2)相位比较法 (9、0m-1、6mm30、0mm40、4mm-5、82m61、18mm+、62mm8、00m +92、2mm+102、8mm+113、18m +123、8mm） /6= 10、0mm 八、实验总结（包括误差分析、结论、建议等） 结论：通过超声波之间得干涉,可以通过测量与计算得到声速得值。 误差分析： （设室温为 2摄氏度。） 百分误差)346、8=5、11 误差可能得原因： 1、在实验进行得过程中,每次依照所示波调节声速测试仪时，都只能靠肉眼察，所以无法准确调到适当位置,存在较大误差。 2、声速测试仪信号源输出得波形可能不就是我们想象得那么精确，导致最后所测声速偏大。 建议：多做几次，求平均值。 九、思考题 1.固定距