空气中声速测定课件

1、空气中声速测定空气中声速测定实验目的 学习利用波的叠加原理测量声速的方法了解示波器的结构，学习其使用方法了解发射和接收超声波的原理和方法大 学 物 理 实 验2书山有路勤为径学海无涯苦作舟 专业分享，敬请收藏实验目的 学习利用波的叠加原理测量声速的方法大 学实验要求大 学 物 理 实 验示波器面板各旋钮的作用及使用方法。压电陶瓷超声换能器的作用：逆压电效应正压电效应。测波长的三种方法：驻波法、相位法、双踪法。游标卡尺的读数方法和使用方法，误差限=0.02mm 。测量要求同讲义。（双踪法选作）数据处理同讲义。不作完整的实验报告，只作数据处理于预习报告册上。3书山有路勤为径学海无涯苦作舟 专业分享

2、，敬请收藏实验要求大 学 物 理 1、基本原理声速 若固定频率为 f=f0（共振频率），通过波长测量，即可求的声速 v。本实验采用压电陶瓷超声换能器来实现声波和交流电压间的转换。当 电信号的频率与换能器的固有振动频率相等时，其输出能量最大。实验原理 大 学 物 理 实 验4书山有路勤为径学海无涯苦作舟 专业分享，敬请收藏实验原理 大 学 物 理 2、驻波法大 学 物 理 实 验低频信号发生器游标尺示波器S1发出的超声波和由S2反射的超声波在S1，S2之间的区域干涉而形成驻波相邻两极大值之间的距离为半波长/2整数倍时，接收面S2上的声压达到极大值。5书山有路勤为径学海无涯苦作舟 专业分享，敬请收

3、藏2、驻波法大 学 物 理 3、相位法大 学 物 理 实 验 S1发出的正弦波与S2收到的正弦波之间的相位差为 =t =2f/v=2 l / S1与S2之间变化一个波长，相位差变化，示波器上所观察到的李萨如图随之变化一个周期。低频信号发生器游尺示波器6书山有路勤为径学海无涯苦作舟 专业分享，敬请收藏3、相位法大 学 物 理 李萨如图随相位的变化图 形相位差大 学 物 理 实 验7书山有路勤为径学海无涯苦作舟 专业分享，敬请收藏李萨如图随相位的变化图 形相位差大 学 实验仪器大 学 物 理 实 验SBZ-A超声声速测定仪 SBZ-A专用信号源 SS-5702A双踪示波器 8书山有路勤为径学海无涯

4、苦作舟 专业分享，敬请收藏实验仪器大 学 物 理 实验步骤大 学 物 理 实 验驻波法 1）发射换能器和接收换能器的两个端面平行 ； 2）调整信号源和示波器正常的工作状态； 3）按照正确线路连接仪器； 4）调整信号源工作频率，保证换能器处于谐振状态； 5）移动S2 ，观察示波器显示的正弦波振幅变化，用游标尺读出振幅极大值S2所在位置。不断移动S2，连续读出10个相邻的波节位置； 6）记录室温及信号源频率 。 9书山有路勤为径学海无涯苦作舟 专业分享，敬请收藏实验步骤大 学 物 理 实验步骤大 学 物 理 实 验相位法 1）按图接线，将发射换能器的输入信号接到示波器的通道2 ； 2）示波器的“触

5、发源”拨至CH2；将“时基因数”拨至X-Y ； 3）接收换能器移动到示波器屏上出现直线的位置 ，以便于观测； 4）连续S2 ，读取10组数据； 5）记录信号源频率及室温 。 10书山有路勤为径学海无涯苦作舟 专业分享，敬请收藏实验步骤大 学 物 理 实验步骤大 学 物 理 实 验双踪法 1）发射端信号接“CH1”，接收端信号接“CH2，垂直方式（Y MOOD）中的开关拨至DUAL示波器处于两个通道信号的双踪显示状态 ； 2）旋转“时基因数”旋钮可同时看到两个波形，推动S2 ，两个波形在水平方向发生相对移动，当两个波形的峰和峰对齐时，说明位相差是2的整数倍； 3）连续推动S2 ，记录峰与峰对齐时

6、的10组数据，并记录频率 。 11书山有路勤为径学海无涯苦作舟 专业分享，敬请收藏实验步骤大 学 物 理 =1.000cm f0=34000KHz V=331m/s参考数据大 学 物 理 实 验1、驻波法实验数据 频率f =34.905（KHz） 室温t = 22 （） 0.0090.0070.0030.0050.0095.1055.0965.0985.1085.1105.114L=Xi+5-Xi17.22216.21215.20014.17213.14812.12611.11410.0929.0628.034Xi(cm)10987654321序号12书山有路勤为径学海无涯苦作舟 专业分享，敬

7、请收藏 =1.000cm f0=34000KHz V= 对测量量L，B类不确定度 不确定度 A类不确定度大 学 物 理 实 验13书山有路勤为径学海无涯苦作舟 专业分享，敬请收藏 对测量量L，B类不确定度 不确定度 A这样 则 速度V的完整表示为V=(351.80.4)m/sEv=0.09大 学 物 理 实 验14书山有路勤为径学海无涯苦作舟 专业分享，敬请收藏这样 则 V=(3当温度为t时，空气中声速 则实验测量值与理论计算值的相对百分误差为 大 学 物 理 实 验15书山有路勤为径学海无涯苦作舟 专业分享，敬请收藏当温度为t时，空气中声速则实验测量值与理论计算值的相对百分误2相位法实验数据

8、（每隔2 测一次） 频率 f = 34.626 （KHz） 室温t = 22（） 0.0090.0070.0030.0050.0095.1055.0965.0985.1085.1105.114L=Xi+5-Xi17.22216.21215.20014.17213.14812.12611.11410.0929.0628.034Xi(cm)10987654321序号大 学 物 理 实 验16书山有路勤为径学海无涯苦作舟 专业分享，敬请收藏2相位法实验数据（每隔2 测一次） 对测量量L，其平均值的A类不确定度 B类不确定度 则总不确定度 大 学 物 理 实 验17书山有路勤为径学海无涯苦作舟 专业分享，敬请收藏对测量量L，其平均值的大 学 物 这样 速度V的完整表示为V=(352.40.6)m/sE=0.16大 学 物 理 实 验18书山有路勤为径学海无涯苦作舟 专业分享，敬请收藏这样 速度V的完整表示为V=(3当温度为t时，空气中声速 则实验测量值与理论计算值的相对百分误差为 大 学 物 理 实 验19书山有路勤为径学海无涯苦作舟 专业分享，敬请收藏当温度为t时，空气中声速则实验测量值与理论计算值的相对百分误3双踪显示法实验数据（选作） 频率 f = 34.626（KHz） 室温t = 22 ） 序号12345678910