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超声声速的测定 山东农业大学物理实验教学中心 超声声速的测定 预习提要实验要求与目的实验装置实验原理实验内容数据记录与处理思考题补充材料 压电换能器的工作原理共振干涉法和相位比较法测声速的原理示波器的调整与使用逐差法处理数据的方法设计待测量的数据记录表格 预习提要 了解超声波产生和接收原理 学习测量空气中声速的方法熟悉示波器的使用学习用逐差法进行数据处理用共振干涉法和相位比较法测量空气中的超声声速 实验要求与目的 超声声速测定仪 发射换能器 接收换能器 信号发生器 频率计 示波器 Y S2 S1 共振干涉法实验装置 相位比较法只需将信号发生器输出的信号加在示波器的X端 实验装置 共振干涉法 驻波法 S1发射 S2反射 干涉而成驻波 L L p 波腹 波节 S2表面声压与其位置的关系 实验原理 实验原理 结论 每两个相临波腹 波节 间的距离为 相位比较法 行波法 S1发射 S2反射 干涉而成驻波 L 传播时间 角频率 相位差 实验原理 接X通道 接Y通道 移动 实验原理 结论 每次出现重复图形 得到如下李萨如图形 移动的距离为 按实验装置图接线 使发射头和接收头的端面尽量平行共振频率 调整函数发生器的输出频率 使接收头输出的电信号幅度最大共振干涉法测波长 记录示波器上波形相继出现10个极大值所对应的接收头的坐标相位比较法测波长 记录示波器上图形相继出现10个相同李萨如图形时所对应的接收头的坐标 实验内容 1 逐差法计算波长 得到超声波传播速度 2 计算超声波在空气中传播速度的公认值 求出两种测 量方法得到的v的相对误差E 3 计算不确定度 数据记录与处理 1逐差法处理数据的优点是什么 2为什么换能器要在谐振频率条件下进行声速测量 3如何用本实验中的方法测量声速在媒质 如液体和固体 中的传播速度 思考题 思考题解答参考 1逐差法处理数据的优点是充分利用测量数据 并对数据有取平均的效果 2当输入电信号的频率为谐振频率时 压电换能器产生机械谐振 此时产生的声波幅度最大 当外力的频率等于谐振频率时 压电换能器产生机械谐振 此时得到的电信号最强 3将压电换能器的发射端和接收端之间用该媒质填充 超声波在媒质中的传播使得媒质在波节和波腹处分布的稀疏不同 相当于一个光栅 再用一束激光照射 观察其衍射条纹分布 以测得超声波在媒质中传播的波长 补充材料 1压电换能器简介有些物质在沿一定方向受到压力或拉力作用而发生形变时 其表面会产生电荷 去掉外力时又回到不带电状态 这种现象叫做压电效应 具有该效应的物质为压电
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