超声声速测量预习提纲

1、超声声速测量预习提纲竺江峰 2007年8月28日1、实验任务：（1）用相位法、共振法测空气中的声速；（必做）（2） 用时差法测空气中的声速；（选做）2、实验原理：（1）压电陶瓷换能器如何进行工作的？（2）三种测量方法的主要实验原理如何？（3）"：Xi是半个波长还是一个波长？2 x（4）如何利用逐差法计算波长？（入=5 ，测10个数据用逐差法进行处理）3、操作规范和安全注意：（1）为什么要进行谐振频率调节？如何调？（2）如何理解示波器上的的直线、椭圆图形？（3）如何避免回程差？（4）驻波如何形成？（5）时差法中如何调节使接收波信号幅度始终保持一致？4、数据处理：（1）逐差法是米用逐项逐

2、差还是隔项逐差；（2）如何设计表格及必要数据的具体计算过程；（3）为什么时差法中延迟时间 -右必需是三位有效数？5、 如何进行结果讨论和误差分析：（本次实验项目的重点）（1）二种或三种测量方法的优劣比较；（2）百分差一般在5%以内。超声声速测量提示图1共振法测量声速接线实验步骤：共振干涉法测声速的方法连接好电路图，按图 1。1、输出电压10-15V的调节：（1）接通电源，使示波器的“ ATO/NM”按键设置在“ AUTO 自动工作方式。“SOURCE触发信号源选择按键在“ VERT工作方式，“COUPLING触发耦合选择按键设置在“ AC'工作方式, “SLOPE触发极性（斜率）选择在

3、“ f”上升沿触发方式。信号源自动工作在“连续波”方式，信号源的“声速传播介质”键设置在“空气”位置。LEVEL 旋（2）打开“ CH”，调节“ TIME/DIV”旋钮至适当位置，观察到发射的正弦波形，并调节 钮上的灯始终亮着。调节信号源的“发射强度”旋钮，使输出电压为10-15V o2、谐振频率的调节：（1）将两声能转换探头靠近,并关闭“ CH”（2） 打开示波器上的“ CH”开关，调节信号源的“粗调频率”旋钮，使示波器显示的正弦波形幅度 达到最大时，记下此时信号源显示的频率，即为谐振频率f （约在35KHZ左右）3、用共振干涉法测测声速（1）调节鼓轮，将S2缓缓向外移动，当示波器上出现振幅

4、最大信号时，记下此时由数显尺或在机械刻度上读出的位置X。（2）由近而远改变接收器S2的位置,可以观察到正弦波形发生周期性的变化，并逐个记下振幅最大时S2 的位置 X X3，X4, X5, X6, X7，X8, X9，XiO共十个点，用逐差法处理数据。（3）记下实验室温度t。4、相位比较法测声速（1）将示波器设置在“ X-Y ”工作方式，即可观察到椭圆波形。（2） 转动距离调节鼓轮，使S2稍靠拢S,然后再慢慢移离S,当示波器屏上出现斜率为正的直线时， 由数显尺或在机械刻度上读出 S2的位置X 1。（3） 移动9,依次记下示波器上斜率负、正变化的直线出现时 9的对应位置X2, X3, X4, X5

5、 , X6, X7 , X8 ,X 9, X。共十个点，用逐差法处理数据。（4）记下实验室温度t 05、时差法测量声速（1）按教材图4连接好电路。信号源的“声速测试方法”设置到“脉冲波”方式。（2）将Si和S2之间的距离调到一定距离（80mrh,再调节信号源的“接收放大”旋钮（只在“脉冲 波”方式有作用），使示波器上显示的接收波信号幅度（峰-峰值）在350400mV左右，使定时器工作在 最佳状态。然后记录此时的距离值Li-i和显示的时间值ti-i （时间由声速测试仪信号源时间显示窗口直接读 出） 0（3） 移动S2，同时调节“接收放大”旋钮，使接收波信号幅度始终保持一致。记录下这时的距离值Li

6、和显示的时间值ti0v = Li 一Li 丄（4）用公式ti 7则可求出声速。实验数据及结果：1、共振干涉法：温度：t=°C谐振频率：f二 HZ测量次数（i）12345678910Xj (mm)人=人书一人（mm ）X=mm、电= mm2 丸=ix(mm)52£=5“西(mm)& =±mm= f x A j ( m/s)V/uv = ±mSVs=v。尿）sVs%2、相位比较法：温度：t=0C谐振频率：f二Hz测量次数（i）12345678910Xj (mm)洛=Xi七一洛（mm ）X=mm% = mm2 丸=山x(mm)52叫=5冥纭（亦九一一士mmv = f x(mS)f* 、( m/s)V = 一±%a"。扳）Ev -S %Vs%3、时差法：温度：t=°C测量次数（i）"2-蝕=L2 L1At =t? 1h (mm)ti(M)占=州州xx mm=片州州州As%v哙Vs仝石）v ±ms数据处理:-mm送(Ax1共振