驻波法测声速实验报告

驻波法测声速实验 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 驻波法测量声速 驻波法测量声速 声波是一种在弹性媒质中传播的机械波，频率低于20Hz的声波称为次声波;频率在20Hz,20KHz的声波可以被人听到，称为可闻声波;频率在20KHz以上的声波称为超声波。超声波在媒质中的传播速度与媒质的特性及状态因素有关。因而通过媒质中声速的测定，可以了解媒质的特性或状态变化。声速测定在工业生产上具有一定的实用意义。 一、 实验内容 1、用驻波法测定空气中的声速。 2、用李萨茹图形的变化，观测位相差。 3、了解时差法测定超声波的传播速度。 二 、实验仪器 SVX-5型声速测试仪信号源 SV-DH系列声速测试仪 实验装置 三、预备知识介绍 1.声 波 频率介于20Hz,20kHz的机械波振动在弹性介质中的传播就形成声波，介于20kHz,500MHz的称为超声波，超声波的传播速度就是声波的传播速度，而超声波具有波长短，易于定向发射和会聚等优点，声速实验所采用的声波频率一般都在20KHz,60kHz 之间。在此频率范围内，采用压电陶瓷换能器作为声波的发射器、接收器、效果最佳。 2.压电陶瓷换能器 压电陶瓷换能器是由压电陶瓷片和轻重两种金属组成。压电陶瓷片是由一种多晶结构的压电材料(如石英、锆钛酸铅陶瓷等)，在一定温度下经极化处理制成的。它具有压电效应，即受到与极化方向一致的应力T时，在极化方向上产生一定的电场强度E且具有线性关系:E?g?T,即力?电，称为正压电效应;当与极化方向一致的外加电压U加在压电材料上时，材料的伸缩形变S与U之间有简单的线性关系:S?d?U，即电?力，称为逆压电效应。其中g为比例系数，d为压电常数，与材料的性质有关。由于E与T，S与U之间有简单的线性关系，因此我们就可以将正弦交流电信号变成压电材料纵向的长度伸缩，使压电陶瓷片成为超声波的波源。即压电换能器可以把电能转换为声能作为超声波发生器，反过 四、实验原理 根据声波各参量之间的关系可知????f,其中?为波速, λ为波长,频率。在实验中,可以通过测定声波的波长λ和频率ff为求声速。声波的频率f可以直接从低频信号发生器(信号源)上读出,而声波的波长λ则常用共振干涉法(驻波法)和相位比较法(行波法)来测量。 图2 实验装置 1.共振干涉(驻波)法测声速 实验装置接线仍如图2所示，使S1发出一平面波。S2作为超声 波接收头，把接收到的声压转换成交变的正弦电压信号后输入示波器观察，示波器置扫描方式。S2在接收超声波的同时还反射一部分超声波。这样，由S1发出的超声波和由S2反射的超声波在S1和S2之间产生定域干涉。 当S1和S2之间的距离L恰好等于半波长的整数倍时，即 k = 0，1，2，3 ?? ; 形成驻波共振。任意两个相邻的共振态之间，S2的位移为， 所以当S1和S2之间的距离L连续改变时，示波器上的信号幅度每一次周期性变化，相当于S1和S2之间的距离改变了 由信号发生器读得，由? 2.相位比较法 ???f?2。此距离?2可由读数标尺测得，频率f即可求得声速。 实验装置接线如图2所示，置示波器功能于X,Y方式。当S1发出的平面超声波通过媒质到达接收器S2，合成振动方程为: 在发射波和接收波之间产生相位差: 见图3 椭圆， 图3 合成振动 改变S1和S2之间的距离L，相当于改变了发射波和接收波之间的相位差，荧光屏上的图形也随L不断变化。显然，当S1、S2之间距离改变半个波长?L??/2，则??,?。 五、实验步骤 1.声速测试仪系统的连接与调试 接通电源，信号源自动工作在连续波方式，选择的介质为空气的初始状态，预热15min。声速测试仪和声速测试仪信号源及双踪示波器之间的连接如图2所示。 1)测试架上的换能器与声速测试仪信号源之间的连接 信号源面板上的发射端换能器接口(S1)，用于输出相应频率的功率信号， 接至测试架左边的发射换能器(S1);仪器面板上的接收端的换能器接口(S2)，请 连接测试架右边的接收换能器(S2)。 2)示波器与声速测试仪信号源之间的连接 信号源面板上的发射端的发射波形(Y1)，接至双踪示波器的CH1(X)，用于 观察发射波形;信号源面板上的接收端的接收波形(Y2)，接至双踪示波器的CH2(Y)，用于观察接收波形。 2.共振频率的调试测量(详细操作见实验室的说明书) 只有当换能器S1和S2发射面与接收面保持平行时才有较好的接收效果;为了得到较清晰的接收波形，应将外加的驱动信号频率调节到发射换能器S1谐振频率点处，才能较好地进行声能与电能的相互转换，提高测量精度，以得到较好的实验效果。 超声换能器工作状态的调节 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 如下:各仪器都正常工作以后，首先调节声速测试仪信号源输出电压(100mV,500mV之间)，调节信号频率(在25,45kHz)，观察频率调整时接收波的电压幅度变化，在某一频率点处(34.5,37.5kHz之间)电压幅度最大，同时声 速测试仪信号源的信号指示灯亮，此频率即是压电换能器S1、S2相匹配的频率点，记录频率νi ，改变S1和S2之间的距离，适当选择位置(即:至示波器屏上呈现出最大电压波形幅度时的位置)，再微调信号频率，如此重复调整，再次测定工作频率，共测5次，取平均值?0 。 3.干涉法(驻波法)测量波长(详细操作见实验室的说明书) 1) 按图2所示连接好电路; 2) 将测试方法设置到连续波方式，把声速测试仪信号源调到共振工作频率(根据共振特点观察波幅变化进行调节)。 3) 在共振频率下，将S2移近S1处，依次记下各振幅最大时的读数标尺位置L1、L2? 共10个值; 4) 记下室温t ; 5) 用逐差法处理数据。 4.用相位比较法(李萨如图形)测量波长(详细操作见实验室的说明书) 1) 将测试方法设置到连续波方式，连好线路，把声速测试仪信号源调到最佳工作频率f。 2)调节示波器:把“扫描时间”旋扭旋至“X-Y”方式; 篇二:实验报告 声速的测定 实验报告 声速的测定-驻波法测声速 2013301020142吴雨桥13级弘毅班物理科学与技术学院 本实验利用超声波采用驻波法来测定空气中的声速。 【实验目的】 (1)学会用驻波法测定空气中的声速。 (2)了解压电换能器的功能，熟悉低频信号发生器和示波器的使用。 (3)掌握用逐差法处理实验数据。 【实验器材】 声波驻波仪、低频信号发生器、数字频率计、毫伏 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 、示波器、屏蔽导线。 【仪器介绍】 声波驻波仪如图所示，在量程为50cm的游标尺的量爪上，相向安置两个固有频率相同的压电换能器。移动游标及借助其微动装置就可精密地调节两换能器之间的距离L。 压电换能器是实现声波(机械振动)和电信号相互转换的装置，它的 主要部件是压电陶瓷换能片。当输给一个电信号时，换能器便按电信号的频率做机械振动，从而推动空气分子振动产生平面声波。当它受到机械振动后，又会将机械振动转换为电信号。 压电换能器S1作为平面声波发射器，电信号由低频信号发生器供给，电信号的频率读数由数字频率计读出;压电换能器S2作为声波信号的接收器被固定于游标尺的附尺上，转换的电信号由毫伏表指示。为了在两换能器的端面间形成驻波，两端面必须严格平行。 【实验原理】 声波是一种在弹性媒质中传播的机械波，它和声源振动的频率f、波长λ有如下关系: v=fλ 如果已知声源振动的频率f，只要测定声波在空气中的波长λ，即可由上式求得空气中的声速。本实验采用驻波法测定声波在空气中的波长λ。 两列振幅相同传播方向相反的相干波叠加形成驻波，它不受两个波源之间距离等条件的限制。驻波的强度和稳定性因具体条件的不同有很大差异。只有当波源的频率和驻波系统的固有频率相等时，驻波振幅才达到最大值，该现象称为驻波共振。 改变S1、S2端面之间的距离L，当S1、S2端面之间的距离L恰好等于超声波半波长的整数倍时，即L=nλ/2 (n=1,2,3„)在S1、S2之间的介质中出现稳定的驻波共振现象，此时逐波振幅达到最大;同时，在接受面上的声压波腹也相应的达到极大值，转化为电信号时，电信 号的幅值也会到达极大值。因此，连续移动S2，增大S1与S2的间距L，每当L满足L=nλ/2 (n=1,2,3„)时，毫伏表显示出电压最大值，记录这些S2的坐标(由游标卡尺直接读数)，则两个相邻读数之差即为半波长λ/2。另外由频率计可以监测到频率f，就可计算出声速v。 t 等于任一温度时，声波在理想气体中的传播速度为 v=v0 1+??273.15式中v0=331.45m???1，它为0?时的声速，t为摄氏温度。 由上式可以计算出t等于任意温度时，声波在理想气体中的传播速度。 【实验内容】 (1)仪器接线柱连接。用屏蔽导线将压电换能器S1的输入接线柱与低频信号发生器的输出接线柱连接，用屏蔽导线将压电换能器S2的输出接线柱与毫伏表的输入接线柱连接，再将低频信号发生器的输出端与数字频率计的输入端相连。 (2)接通仪器电源，使仪器预热15min左右，并置好仪器的各旋钮。毫伏表的量程开关先置于3V档，然后根据情况随时调节。 (3)移动游标卡尺的附尺，使得换能器S2与换能器S1接近但不要接触。将低频信号发生器的频率调节旋钮由低端到高端非常缓慢的旋转，并观察毫伏表的指示变化，当指示数值达到最大时，此时信号频率即为换能器谐振频率f，在实验中应保持f不变。此步的目的在于找到一个谐振频率，使换能器工作在谐振状态，从而提高测量灵敏度。 (4)极缓慢的调节游标尺的附尺，使换能器S2极其缓慢的离开换能器 S1，同时仔细观察毫伏表上的读数，当出现一个较大的指示数时便紧固游标尺3上的螺钉，随后旋转3下面的螺母进行微调，使毫伏表的读数达到最大值，即为波节处，记录游标尺示数x1，频 率f1;然后逐渐增大x，依次记录后15个波节的位置xn及相应的频率fn，填入表中，用逐差法处理数据，求出f平均值。 【实验数据及数据处理】 V测= f平均* λ平均=345.76 m???1 V理=v0 1+ E=|V测?V理| V测??273.15=341.43 m???1 *100%=1.27% 【误差分析】 系统误差: 1.绝对水平是达不到的，故两个压电换能器之间的平行必有误差。 2.游标卡尺有测量的精度限制，精确度上有误差。 3.数字频率计的精确度低，且在同一测量位置其随时间会发生变化。 4.室温测量的精确度低。 随机误差(转 载 于:wWW.xIElw.COM 写论文网:驻波法测声速实验报告): 1.游标卡尺读数有估读造成误差。 2.数字频率计及室温测量的示数随时间变化。 3.无法精确看出何时电压表示数最大。 【习题】 1.空气是声波的波疏介质，声波在从波疏介质传到波密介质反射时发生半波损失，在反射面处形成波节。故只有测量波节之间的 距离才是驻波。 2.不可以。v=v0 1+?? 273.15λ平均= l平均/4， v=fλ， l’=3.709cm+0.002mm, t’=24.13?，?t=24.13?-16.7?=7.43? 可见，该仪器对于温度变化太不敏感，不可用作温度测量仪。 篇三:声速测定实验报告 实验39 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f= kHz 次序 0 1 2 3 4 5 Li?10m? ?3 次序 6 7 8 9 10 11 Li?6(10 ?3 m) Li?6?Li(10m) ?3 平均值?Li?6?Li?(10?3m) 几个计算公式: (1) 平均值 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 偏差 SL i?6 ?Li ? uli?( 2) ?ml(游标卡尺的分度值?m=0.02mm) li (3 ) 逐 差法uL i?6 ?Li ?? (4) 合成不确定度 uf?(5) ?muLi?6?Li?SL 2 i?6?Li ?u 2 Li?6?Li (其中?mf?f示值?1%) (6) 声速测量的平均值及不确定度 V? 13 f ?L i?6 ?Li ? EV? uV?EVV V?V?uV (二)相位法(参考驻波法)〔注意事项〕 1( 调节仪器时应严格按照教师或说明书的要求进行，以免损坏 仪器。 2( 测量过程中仔细将频率调整到压电换能器的谐振频率。 3( 实验中采用累加放大法测量。 4( 实验完毕，必须整理好实验台和实验仪器。 〔数据记录与处理〕 1(基础数据记录 谐振频率f=33.5kHz;室温22.8?。 2(驻波法测量声速 λ的平均值:??λ的不确定度: 16 6 ?? i?1 i ?1.0582(cm) 6 ?(? S?? i?1 i ??) 2 i(i?1) 233 2 ,0.002(cm) 因为，λi= (1i+6-1i) /3，Δ仪=0.02mm 所以，u?? ??? ?仪,0.000544(cm) 2 S??u??0.021(mm) 计算声速: ??f??354.50(m/s) ? 计算不确定度: f ? f?1% 3 ?0.2 (kHz) 2 f ???(f??)?(?? ) 2 ?3 (m/s) 实验结果表示:温度t=22.8?时，υ=(354?3)m/s，B=0.8% 3(相位比较法测量声速 17 7 λ的平均值:??λ的不确定度: ?? i?1 i ?1.1041(cm) 7 ?(? S?? i?1 i ??) 2 i(i?1) 273 2 ,0.002(cm) 因为，λi= (1i+7-1i) /7，Δ仪=0.02mm 所以，u?? ??? ?仪,0.000233(cm) 2 S??u??0.020(mm) 计算声速: ??f??353.31(m/s) ? 计算不确定度: f ? f?1% 3 ?0.2 (kHz) 2 f ???(f??)?(?? ) 2 ?3 (m/s) 实验结果表示:温度t=22.0?时，υ=(353?3)m/s，B=0.8%