《大学物理实验》课件10-实验十 声速测量.pptx

1、实验十 声速测量声波是一种在弹性媒质中传播的机械波（纵波）。特征：特征：声波在媒介中的传播速度与媒介的特性及状态因素有关。应用：应用：利用超声波在物体中传播速度的变化，可以测量距离、厚度、液位、流量，以及进行医学成像和无损检测等。因此，声速测定是一种重要的、应用很广泛的非接触式检测技术。衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心1f20HZ次声波20HZ f 20KHZ可闻声波f 20KHZ超声波实验目的 理解驻波驻波理论知识。用驻波法驻波法测定空气空气中的声速。用相位法相位法测定空气空气中的声速。用时差法时差法测定固体固体中的声速。衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学

2、院教师教育学院物理实验中心2固体金属（黄铜棒，3根）非金属（有机玻璃棒，3根）实验仪器p 声速测量组合仪p 专用信号源 p 有机玻璃棒3根p 黄铜棒3根p 双踪示波器p 信号线3根p 游标卡尺 衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心3衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心4压电换能器1S2S1S2SSV5型声速测量组合仪压电换能器数显表头鼓轮止动螺丝信号入、出信号插头衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心5剑桥大学三一学院里的“牛顿苹果树”SV5型声速测量专用信号源主要向声速测量组合仪提供高频交流电衢州学院教师教育学

3、院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心61.驻波法测量声波波长驻波驻波：当两列振幅、频率、震动方向相同且相位差恒定的两列波沿同一直线相向传播时，形成振幅不随时间变化的波。波节：波节：驻波波形中，振幅始终为零的位置。波腹：波腹：驻波波形中，出现振幅为最大的位置。波动理论证明，相邻波腹或相邻波节的距离都是半波长。原理将S2所接收的声波信号送入示波器，移动S2位置，从示波器上会发现当S2在某些位置时接收波的振幅有最大值或最小值。显然，波幅最大处就是驻波的波腹位置，波幅最小处就是驻波的波节位置。S S1 1入射波入射波反射波反射波S S2 22.相位法（李萨如图法）测量声速恒定恒定S S1 1

4、高频交流电高频交流电双踪示波器双踪示波器S S2 2S1发出声波后，在其周围声场中任一点介质的振动相位是随时间而变化的，但它和声源S1的振动相位差恒定。将S1和S2的信号分别输入到示波器的X轴和Y轴：同相同相斜率为正斜率为正的直线的直线反相反相斜率为负斜率为负的直线的直线移动S2位置，当合振动为直线的图形斜率正负变化一次时，S2移动的距离x=/2。3.时差法测量声速前两种方法测量声速原理正确，但测量误差较大。时差法是将脉冲调制的电信号加到发射换能器上，声波在介质中传播，经过t时间后，到达L距离处的换能接受器，利用v=L/t求出传播速度。)()()()()(515151049382716XXXXXXXXXXx用逐差法求注意事项时差法测量固体声速，安装和卸载待测棒时，都要先拨出接收换能器尾部的连接插头，以免折断里边的导线！有机玻璃棒两端有螺丝处易裂，安装时务必注意这点！S2的位置利用组合仪中的游标卡尺来读数，待测棒的长度也利用它来测量。