1、超聲聲速的測定 2022-2-13超聲聲速的測定山東農業大學物理實驗教學中心山東農業大學物理實驗教學中心超聲聲速的測定 2022-2-13超聲聲速的測定預習提要實驗要求與目的實驗裝置實驗原理實驗內容數據記錄與處理思考題補充材料超聲聲速的測定 2022-2-13v 壓電換能器的工作原理壓電換能器的工作原理v 共振干涉法和相位比較法測聲速的原理共振干涉法和相位比較法測聲速的原理v 示波器的調整與使用示波器的調整與使用v 逐差法處理數據的方法逐差法處理數據的方法v 設計待測量的數據記錄表格設計待測量的數據記錄表格預預 習習 提提 要要超聲聲速的測定 2022-2-13v 了解超聲波產生和接收原理，學

2、習測量空了解超聲波產生和接收原理，學習測量空 氣中聲速的方法氣中聲速的方法v 熟悉示波器的使用熟悉示波器的使用v 學習用逐差法進行數據處理學習用逐差法進行數據處理v 用共振干涉法和相位比較法測量空氣中的用共振干涉法和相位比較法測量空氣中的 超聲聲速超聲聲速實驗要求與目的實驗要求與目的超聲聲速的測定 2022-2-13超聲聲速測定儀超聲聲速測定儀發射換能器發射換能器接收換能器接收換能器信號發生器信號發生器頻率計頻率計示波器示波器YS2S1 共振干涉法實驗裝置共振干涉法實驗裝置（相位比較法只需將信號發生器輸出的信號加在示波器的（相位比較法只需將信號發生器輸出的信號加在示波器的X端）端）實實 驗驗

3、裝裝 置置超聲聲速的測定 2022-2-13 共振干涉法（駐波法）共振干涉法（駐波法）S1發射S2反射干涉而成駐波L2232Lp波腹波節S2表面聲壓與其位置的關系實實 驗驗 原原 理理超聲聲速的測定 2022-2-13波腹處的駐波波腹處的駐波-80-80-60-60-40-40-20-200 020204040606080800 00.20.20.40.40.60.60.80.81 1干涉干涉發射發射反射反射實實 驗驗 原原 理理波節處的駐波波節處的駐波-60-60-40-40-20-200 02020404060600 00.20.20.40.40.60.60.80.81 1干涉干涉發射發射

4、反射反射結論：每兩個相臨波腹（波節）間的距離為2超聲聲速的測定 2022-2-13 相位比較法（行波法）相位比較法（行波法）S1發射S2反射干涉而成駐波L：傳播時間；：角頻率；：相位差；LvLf2L2實實 驗驗 原原 理理超聲聲速的測定 2022-2-13接X通道,接Y通道，移動1s2s實實 驗驗 原原 理理02232結論：每次出現重復圖形2s得到如下李薩如圖形：2s移動的距離為超聲聲速的測定 2022-2-131) 按實驗裝置圖接線，使發射頭和接收頭的端面盡量平行2) 共振頻率，調整函數發生器的輸出頻率，使接收頭輸出的電信號幅度最大3) 共振干涉法測波長，記錄示波器上波形相繼出現10個極大值

5、所對應的接收頭的坐標4) 相位比較法測波長，記錄示波器上圖形相繼出現10個相同李薩如圖形時所對應的接收頭的坐標實實 驗驗 內內 容容超聲聲速的測定 2022-2-131.逐差法計算波長，得到超聲波傳播速度16495101649510252251llllllLLLLLL位共fv2.計算超聲波在空氣中傳播速度的公認值公認v，求出兩種測量方法得到的v的相對誤差E0/30.331TTv公認%100測量公認測量vvvE 22512223/1 .03/155/,3/02.03/,fvffiifvKHzuSmmuuS儀儀其中3.計算不確定度數據記錄與處理數據記錄與處理超聲聲速的測定 2022-2-131 逐

6、差法處理數據的優點是什么？2 為什么換能器要在諧振頻率條件下進行聲速測量？3 如何用本實驗中的方法測量聲速在媒質（如液體和固體）中的傳播速度？思思 考考 題題超聲聲速的測定 2022-2-13思考題解答參考思考題解答參考1 逐差法處理數據的優點是充分利用測量數據，并對數據有取平均的效果。2 當輸入電信號的頻率為諧振頻率時，壓電換能器產生機械諧振，此時產生的聲波幅度最大；當外力的頻率等于諧振頻率時，壓電換能器產生機械諧振，此時得到的電信號最強。3 將壓電換能器的發射端和接收端之間用該媒質填充，超聲波在媒質中的傳播使得媒質在波節和波腹處分布的稀疏不同，相當于一個光柵，再用一束激光照射，觀察其衍射條紋分布，以測得超聲波在媒質中傳播的波長。超聲聲速的測定 2022-2-13補充材料補充材料1 壓電換能器簡介 有些物質在沿一定方向受到壓力或拉力作用而發生形變時，其表面會