学年声速的测量

1、1声速测量 王小贞老师 2实验原理v 在波动过程中，声波的传播速度v与声波频率f和波长之间的关系为v=f。所以只要测出声波的频率和波长，就可以求出声速。其中声波频率可由产生声波的信号发生器的频率读出，波长则可用共振干涉法和相位比较法进行测量。声速测量 本实验用压电陶瓷实现声电转化来测定声速。3连接及原理图4实验仪器5示波器6Zkyss声速测定实验仪配套的声速测定装置7步骤一：共振干涉法测声速v按图接线（检查接线），调节仪器，使示波器显示接收信号电压的波形;v测定压电陶瓷换能器系统谐振频率f;v测定波长.实验步骤8仪器连接及调节9CH1CH210 首先显示欢迎界面，自动进入按键说明界面，按确认键

2、进入模式选择界面，选择正弦波模式按确认进入实验测量界面。11 可以看见LCD显示屏上有三行内容。 第一行 显示输出信号频率，可以通过频率调节旋钮调节。 下面两行分别显示接收增益和发射增益，可以通过上下按键在两者间切换，用左右按键调节增益。 增益分成03共4档，0档最小，3档最大。 注意此仪器没有信号指示灯。 12辉度聚焦CH1选择显示(1)CH2选择显示(2)CH1电压衰减(3)CH2电压衰减(5)CH1选择开关(4)CH2选择开关(6)触发源显示(7)时基模式(8)触发源选择(9)XY模式(11)触发电平调节(10)时基调节(12)13观察波形时各开关按键的位置及步骤1 .选择时基模式A（8

3、），屏幕上方A旁会出现时间标称值。 2.接收波的观测选择：要明确接收波是接在示波器的CH2。选择按压示波器CH1(4)或CH2(6),屏幕上下方应显示出2(2)，并且调节电压衰减（5）使电压标称值为100mv.3.调节触发源（9）使触发信号（7）为发射信号CH1。4.调节信号源的频率（35KHz38KHz），使接收波的电压振幅最大。波形幅度如果超过可调节电压衰减（5），调节时基旋钮（12）和触发电平（10）使波形稳定。5.微调换能器之间位置，确定波形振幅最大并且不出现失真。若出现失真，应调节信号源的接收或发射增益大小。6.再微调频率使波形振幅最大，确定该频率就是谐振频率。14v移动两换能器距离

4、到大于5cm处，调节频率旋钮，使频率在35正负3Khz内变化，观察示波器接收波电压幅度变化，找出电压幅度最大时对应的频率。v调节换能器距离，使接收幅度最大，再细调频率，记录数值。v改变换能器距离，多次测量求平均值。测定谐振频率15在实验中有可能出现波形失真v如果是zkyss可以减少发射和接收增益使波形回复正弦波。16测量声波波长v将频率固定在平均值处。v改变换能器之间距离，同时观察示波器上声压振幅变化，记下出现正弦振幅最大的位置（测量时要注意回程差的存在）。v用逐差法计算出声波波长17 读数装置由主尺和鼓轮读数组成。v如图所示主尺读数取53mmv鼓轮读数取0.785mmv读数为53.785mm

5、v现数据简化估读位省略为53.78mm18步骤二：相位比较法测量声速v调节示波器各旋钮（xy位置）v测量波长 1、接线基本不用改变 2、前面调节过的谐振频率不需要再调节，为了保证接收声压强度可以把换能器距离调回10cm左右再开始测量。 3、可以以斜率正或者负的直线图形作为测量点，但是必须全部测量相同的图形（不能测斜率正的直线接下来测斜率负的直线）19X轴率减(1)Y轴率减(2)选择选择XY模式模式(3)要有显示要有显示20相位比较法时注意事项v1.按压（3）选择X-Y模式。v2.屏幕下方要有显示1和2，说明X和Y有输入。v3.调节X衰减（1）和Y衰减（2），使李萨如图形为倾斜角为45(或135）度大小合适。21注意回程差的存在v测量过程中要求单方向转动鼓轮v如果出现转过头的情况，要多往回转几圈，然后顺着测量方向转到振幅最大（里萨如图形直线）位置读数。v注意第一个读数位置也存在回程差。22注意声波随着距离减弱v 在实验过程中，要随着实验进程调节电压衰减旋钮，使接收波形以及李萨如图形在示波器上的形状及幅度大小合适。23波长不确定度的计算vSkv5系统：取0.004mm 不过，由于用逐差法处理数据，能减少误差，而且由于实际测量中大部分情况动子的定位精度并不高因此计算不确定度的时候B类分量通常可以略去。 因时间有限，处理