《物理实验声速的测量与示波器的使用ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理实验声速的测量与示波器的使用ppt课件（18页珍藏版）》请在装配图网上搜索。
1、声速的测量与示波器的使用声速的测量与示波器的使用 理学院理学院声速的测量与示波器的使用声速的测量与示波器的使用 理学院理学院一、实验目的1.了解声波在空气中的传播速度与气体形状参数之间 的关系；2.了解压电换能器的功能，加深对驻涉及振动合成理 论的了解；3.掌握示波器的运用方法；4.学会一种丈量空气中声速的方法。声速的测量与示波器的使用声速的测量与示波器的使用 理学院理学院二、实验原理1.声波在空气中的传播速度空气中传播的声波的传播速度(声速)可写为：(18-3)000145.3311TtTt vv其中，T0=273.15 K，t为环境温度。式(18-3)可作为空气中声速的实际计算公式。2.空
2、气中声速的丈量原理(1)测声速的根本原理由声速与频率、波长间的关系：v=f (18-4)可知，测出声波的频率f与波长，即可由式(18-4)算出声速v。声速的测量与示波器的使用声速的测量与示波器的使用 理学院理学院(2)用共振干涉(驻波)法丈量声波的波长 用共振干涉法丈量声波的波长的实验安装如下图。用共振干涉驻波法丈量声波的波长的实验安装用共振干涉驻波法丈量声波的波长的实验安装声速的测量与示波器的使用声速的测量与示波器的使用 理学院理学院依动摇实际，设沿X方向射出的入射波方程为：)2cos(1xtAy反射波方程为：)2cos(2xtAy在恣意时辰t，空气中某一位置处的合振动方程为：txAyyyc
3、os)2cos2(21上式即为驻波方程。上式即为驻波方程。声速的测量与示波器的使用声速的测量与示波器的使用 理学院理学院(3)相位比较(行波)法测声波波长用相位比较法丈量声波的波长的实验安装如以下图所示：相位比较相位比较(行波行波)法丈量声波的波长的实验安装法丈量声波的波长的实验安装 声速的测量与示波器的使用声速的测量与示波器的使用 理学院理学院 当发射器与接纳器之间间隔为L时，在发射器驱动正弦信号与接纳器接纳到的正弦信号之间将有相位差=2L/=2n+假设将发射器驱动正弦信号与接纳器接纳到的正弦信号分别接到示波器的X及Y输入端，那么相互垂直的同频率正弦波干涉，其合成轨迹称为李萨如图，如下图。相
4、位差不同时的李萨如图相位差不同时的李萨如图声速的测量与示波器的使用声速的测量与示波器的使用 理学院理学院三、实验仪器ZKY-SSA型超声声速测定仪；XD-7S低频信号发生器；COS5020B型通用示波器。四、实验内容和步骤1.熟习仪器按图18-1接好线路，对照仪器仔细阅读“实验仪器部分的内容。声速的测量与示波器的使用声速的测量与示波器的使用 理学院理学院 由波腹(或波节)条件可知，相邻两个波腹(或波节)间的间隔为/2 ，当S1和S2间的间隔L恰好等于半波长的整数倍，即L=n/2，n=0，1，2，3 时，声振幅为极大值。此时接纳换能器S2接纳到的声压也是极大值，在示波器上察看到的经S2转换成的电
5、信号也是极大值。声速的测量与示波器的使用声速的测量与示波器的使用 理学院理学院2.仪器的调整(1)将接纳换能器S2向发射换能器靠拢并留意留有约1 cm左右的间隙(2)调理设置低频信号发生器,先调理“频率粗调钮11再调理“频率细调钮10，使“频率数码显示12所显示的频率读数处于换能器的谐振频率范围3040 kHz之间。(3)将接纳换能器S2的输出端信号线接入示波器的“CH2通道(垂直)信号输入端10。声速的测量与示波器的使用声速的测量与示波器的使用 理学院理学院3.谐振形状确实定用示波器察看由S2接纳并转换成的电信号。调理信号发生器的“频率粗调钮11及“频率细调钮10，使示波器显示的波形振幅最大
6、。此时信号发生器的任务频率即为换能器的固有频率。声速的测量与示波器的使用声速的测量与示波器的使用 理学院理学院4.S2的起始最大值位置确实定 缓慢挪动S2，可在示波器上察看到波形振幅的变化。将S2移到某一振幅最大处，固定S2，记录下S2对应的卡尺读数作为第一个极大值位置数据S1，作为丈量S2与S1之间间隔L的起始位置。5.用干涉法测声速 为提高实验精度，充分利用数据资源，本实验采用逐差法处置数据。为此，需求丈量两组数据，使两组数据中相互对应的项间相差20个半波长。声速的测量与示波器的使用声速的测量与示波器的使用 理学院理学院6.记录室内温度记录下实验时实验室内的温度t，用于计算声速的实际预期值
7、，供与实验结果比较之用。7.相位比较(行波)法测声波波长用另一种方法验证丈量结果 把接纳换能器S2接入示波器的1通道，用三通BNC接头从信号源引出另一路信号接入示波器的2通道，使示波器处于“X-Y任务形状.声速的测量与示波器的使用声速的测量与示波器的使用 理学院理学院此时相互垂直的同频率正弦波干涉，其合成轨迹称为李萨如图，如图18-3所示。五、本卷须知1.实验过程中要坚持信号发生器的任务频率一直任务于换能器的固有频率上，并坚持输出电压根本不变。2.实验中应留意坚持换能器发射面与接纳面的平行。声速的测量与示波器的使用声速的测量与示波器的使用 理学院理学院六、实验数据的记录与处置1.频率的丈量：f
8、=0.05 kHz;f=0.05 kHz2.波长的丈量：室温t=;10个波长的仪器误差仪=0.02 mm声速的测量与示波器的使用声速的测量与示波器的使用 理学院理学院110)(110)(230,1021,12110jiijniiSxxA2210仪仪B10210210BA(1)10的A类不确定度：(2)10的B类不确定度：(3)10的总不确定度：mm mm mm(4)=(Sj-i10)/10=mm3.计算出波速值：(1)fv=m/s声速的测量与示波器的使用声速的测量与示波器的使用 理学院理学院22)()(ffErrEvvvvv(2)(3)=m/s m/s%(4)4.与实际预期值比较：(1)000)5.16(145.3311TTt vv理=m/s(2)v=v理-v=m/s(3)Er=v/v理100%=声速的测量与示波器的使用声速的测量与示波器的使用 理学院理学院七、讨论题1.本实验为什么要在换能器谐振形状下测定空气中的声速?2.为什么实验中要坚持换能器发射面与接受面的平行?
物理实验声速的测量与示波器的使用ppt课件
