空气中声速的测定

1、标签:标题篇一：空气中声速的测定实验3-12空气中声速的测定一、画出实验原理图二、测量公式及式中各量的物理意义三、预习自测题1. 超声波是指频率kHz的声波。2. 本实验用两个压电元件作换能器，一个换能器由高频电信号激振而产生，另一个作为接 收器将高频变化的声压转换为。3. 两个换能器相对放置且端面平行时，在它们间形成驻波，当接收器位于驻波场中的处 时声压最大，此时示波器显示的幅值。4. 实验中，为了使发射换能器谐振，要调节信号源的输出频率，判断其谐振与否的标志为(1):(2) o5. 相位法测声速时，将发射器与接收器的正弦信号分别输入示波器的x轴与y轴，两个信 号的合成在屏幕上形成李萨如图。

2、当接收器移动时，图象将作周期性变化，每改变一个 周期，换能器移动的距离为，相位改变。 四、原始数据记录与处理1. 驻波法实验数据频率f= (Hz)室温t= (°C)对测量量L,其平均值的51A 类不确定度 SL?1.14(Li?)2? ?5(5?l)i?lE类不确定度说?c2则不确定度 uL?SL?u2?这样?22? u?uL? 55则V?f? uV?fii?速度V的完整表示为当温度为t时，空气中声速vrvot?273.15则实验测量值与理论计算值的相对百分误差为E?VtVt?1OO%?2. 相位法实验数据(每隔2?测一次)频率f= (Hz)室温t= (°C)对测量量L,其

3、平均值的A类不确定度SL?E类不确定度u?C2则不确定度uL?SL九2?这样?？ U?贝|J VP? uV?fii?速度V的完整表示为当温度为t时，空气中声速vrvot?273.15则实验测量值与理论计算值的相对百分误差为E?VtVt?1OO%?3. 双踪显示法实验数据(选作)频率f=(Hz)室温 t= CC)篇二：实验：空气中声速的测定实验：空气中声速的测定数据表格及处理(参考内容)(一)驻波法用逐差法处理数据表一驻波法测声速声波频率& kHz?3次序Li?10m?次序Li?6( 10?3m) ?3Li?6?Li( 10?3m)平均值 Li?6?Li (10m)?0 1 23456

4、7 8 9 10 11几个计算公式：(1)平均值标准偏差SL1111(2)i?69Li?ni (游标卡尺的分度值?ml=002mm)i(3)逐差法 uLi?6?Li?u?L9Li?6i (4) 合成不确定度uO (5)?m（其中?mPf示值?1%）（6）声速测量的平均值及不确定度1?fLP6?Li3?EV?uVEVV?uV（-）相位法（参考驻波法）篇三：人学物理实验报告声速的测量实验报告声速的测量【实验目的】1学会用共振干涉法、相位比较法以及时差法测量介质中的声速2.学会用逐差法进行数据 处理；3.了解声速与介质参数的关系。【实验原理】由于超声波具有波长短，易于定向发射、易被反射等优点。在超声

5、波段进行声速测量的 优点还在于超声波的波长短，可以在短距离较精确的测出声速。超声波的发射和接收一般 通过电磁振动与机械振动的相互转换来实现，最常见的方法是利用压电效应和磁致伸缩效 应来实现的。本实验采用的是压电陶瓷制成的换能器（探头），这种压电陶瓷可以在机械振 动与交流电压之间双向换能。声波的传播速度与其频率和波长的关系为：v?h（l）由式可 知，测得声波的频率和波长，就可以得到声速。同样，传播速度亦可用v?L/t（2）表示，若测 得声波传播所经过的距离L和传播时间t,也可获得声速。1. 共振干涉法实验装置如图1所示，图中S1和S2为压电晶体换能器，S1作为声波源，它被低频信号发 生器输出的交

6、流电信号激励后，由于逆压电效应发生受迫振动，并向空气中定向发出以近似 的平面声波：S2为超声波接收器，声波传至它的接收面上时，再被反射。当S1和S2的表 面近似平行时，声波就在两个平面间来回反射，当两个平面间距L为半波长的整倍数，即L=nX ,n=0, 1, 2, （3）2X时，S1发出的声波与其反射声波的相位在S1处差2nn（n=l, 2）,因此形成共振。 因为接收器S2的表面振动位移可以忽略，所以对位移来说是波节，对声压来说是波腹。 本实验测量的是声压，所以当形成共振时，接收器的输出会出现明显增人。从示波器上观察 到的电信号幅值也是极大值（参见图2）。图中各极大之间的距离均为X/2,由于散

7、射和其他损耗，各级人致幅值随距离增人而逐渐 减小。我们只要测出各极人值对应的接收器S2的位置，就可测出波长。由信号源读岀超声 波的频率值后，即可由公式（1）求得声速。2. 相位比较法波是振动状态的传播，也可以说是位相的传播。沿波传播方向的任何两点同相位时，这两 点间的距离就是波长的整数倍。利用这个原理，可以精确的测量波长。实验装置如图1所示, 沿波的传播方向移动接收器S2,接收到的信号再次与发射器的位相相同时，一国的距离等 于与声波的波长。同样也可以利用李萨如图形来判断位相差。实验中输入示波器的是来自同一信号源的信号, 它们的频率严格一致，所以李萨如图是椭圆，椭圆的倾斜与两信号的位相差有关，当

8、两信号 之间的位相差为0或JI时，椭圆变成倾斜的直线。3. 时差法用时差法测量声速的实验装置仍采用上述仪器。由信号源提供一个脉冲信号经S1发出一个脉冲波，经过一段距离的传播后，该脉冲信号被S2接收，再将该信号返回 信号源，经信号源内部线路分析、比较处理后输出脉冲信号在SI、S2之间的传播时间t, 传播距离L可以从游标卡尺上读出，采用公式(2)即可计算出声速。4. 逐差法处理数据在本实验中，若用游标卡尺测出211个极大值的位置，并依次算出每经过n个X/2的距离为?=? ?+? ? /? ?=1?。如测不到20个极大值，则可少测几个(一定是偶数)，用这样就很容易计算出入 类似方法计算即可。【实验数

9、据记录、实验结果计算】实验时室温为16°C,空气中声速的理论值为?=?0 X 1+=341.0199?/?1. 共振干涉法频率 &35.617include<iostream> #include<cstdio>using namespace std;constint n=10;const double f=35.617;const double L2*n=50.00, 52.58, 54.41, 57.46, 59.63, 62.40, 64.46,67.37, 70.60, 72.16J4.01, 77.00, 79.

10、01, 81.84, 83.80, 86.92, 88.7& 91.66. 93.31，96.49; double LMD=0;iiit main() for (inti=0;i<ii;i+) LNID+=(Ln+i-Li)*2/iVn;&qi】ot;v=%31fn"、LMD*f*2);svstem("pause"); return 0; 此程序运行结果为：V= 344.461 nVs;2. 相位比较法频率 &35.618使用逐差法进行数据处理，处理过程由C卄程序完成，程序如下include<cstdio>using namespace std;constint n=5;const double f=35.618;const double L2*n=54.82, 64.41, 74.02, 83.74，93.40, 103.06, 112.90, 122.36, 131.86, 141.09; double LMD=0;iiitfor (inti=0;i<n;i+)LMD+=(Ln+i-Li)/n/n;&q