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1、声波是一种在弹性媒质中传播的纵波。振动频率在20-20000Hz 的声波称为可闻声波,频率低于20Hz 的声波称为次声波,频率高于20000Hz 的声波称为超声波。声速是描述声波在媒质中传播的特性的一个基本的物理量，它最简单的测量方法是直接从声波的振动的频率 和波长 之间的关系 测得。,超声波在空气中的传播速度是温度的函数，其理论值计算公式为：,其中， 0时超声波在空气中的传播速度。,该理论公式可作为测量误差计算的依据。,一、超声换能器及频率的测定,超声换能器的核心部件是由锆钛酸铅制成的压电陶瓷。它可利用逆压电效应产生超声波，也可利用压电效应接收超声波。,压电陶瓷有一个谐振频率f0，当换能器作
2、为超声发生器时，输入电信号的频率等于谐振频率f0时，换能器产生的信号最强。用此方法可测量超声波的频率。,二、实验装置介绍,本实验使用信号发生器输出一个高频交流电信号到超声发生器，用于产生超声波，超声接收器接收到超声波后通过换能器转变为电信号，并输出到示波器，进行观察测量。,超声声速测定仪由两个换能器（一个发射端，一个接收端）、鼓轮和标尺组成。转动鼓轮可使一个换能器在导轨上移动，移动距离可由标尺和鼓轮读出。,三、波长的测定,1、共振干涉法,超声发生器（S1）发出的声波，经空气传播到接收器（S2），S2在接收声波信号的同时反射部分声波信号。如果S2与S1严格平行，入射波即在接收面上垂直反射，当S1
3、和S2之间的距离L满足下式：L= n /2 （n=1、2.）时，形成驻波。,当S1和S2之间的距离L连续改变时，示波器上的信号幅度呈现周期性的变化，振幅从最大变到另一个最大说明接收器移动了/2的距离 ，而S2移动的距离可由标尺和鼓轮读出，从而计算出波长 。,2、相位比较法,S2接收声波并转换为电信号，该电信号与输入到S1的电信号频率相同，仅相位有所延迟，相位延迟量与超声波在S1和S2之间传播的距离有关：,如果将发射端和接收端输出的电信号分别分别输入到示波器的x，y轴，这两个信号在示波器上将显示出李萨如图形。,移动S2的过程中，当李萨如图形由一三象限的直线变为二四象限的直线时，相位差相差，S2移
4、动的距离为/2，由此也可计算出波长。,使用双踪示波器可以直接比较两个电信号的位相，是否可以测量波长？,四、实验内容及要求,按实验装置图接线，使发射头和接收头的端面尽量平行。测共振频率。共振干涉法测波长。连续记录8个信号幅度最大的坐标位置，继续移动一点距离，再返回，记录相对应的坐标位置。相位比较法测波长。连续记录8个李萨如图形为直线的坐标位置，继续移动一点距离，再返回，记录相对应的坐标位置。实验前后各测量一次室温。,1.对共振干涉法和相位比较法测量的数据，分别用逐差法计算波长，计算声速。,2.计算超声波在空气中传播速度的公认值，对共振干涉法和相位比较法测得的声速分别计算定值误差。,五、数据处理要求,谢谢大家！,
