声速的测量(王小贞老师)

声速测量王小贞老师实验原理在波动过程中，声波的传播速度v与声波频率f和波长λ之间的关系为v=fλ。所以只要测出声波的频率和波长，就可以求出声速。其中声波频率可由产生声波的信号发生器的频率读出，波长则可用共振干涉法和相位比较法进行测量。声速测量本实验用压电陶瓷实现声－电转化来测定声速。连接及原理图实验仪器示波器Zky－ss声速测定实验仪配套的声速测定装置步骤一：共振干涉法测声速按图接线（检查接线），调节仪器，使示波器显示接收信号电压的波形;测定压电陶瓷换能器系统谐振频率f;测定波长.实验步骤仪器连接及调节CH1CH2首先显示欢迎界面，自动进入按键说明界面，按确认键进入模式选择界面，选择正弦波模式按确认进入实验测量界面。可以看见LCD显示屏上有三行内容。第一行显示输出信号频率，可以通过频率调节旋钮调节。下面两行分别显示接收增益和发射增益，可以通过上下按键在两者间切换，用左右按键调节增益。增益分成0～3共4档，0档最小，3档最大。注意此仪器没有信号指示灯。辉度聚焦CH1选择显示(1)CH2选择显示(2)CH1电压衰减(3)CH2电压衰减(5)CH1选择开关(4)CH2选择开关(6)触发源显示(7)时基模式(8)触发源选择(9)X—Y模式(11)触发电平调节(10)时基调节(12)观察波形时各开关按键的位置及步骤1.选择时基模式A（8），屏幕上方A旁会出现时间标称值。2.接收波的观测选择：要明确接收波是接在示波器的CH2。选择按压示波器CH1(4)或CH2(6),屏幕上下方应显示出2(2)，并且调节电压衰减（5）使电压标称值为100mv.3.调节触发源（9）使触发信号（7）为发射信号CH1。4.调节信号源的频率（35KHz－－38KHz），使接收波的电压振幅最大。波形幅度如果超过可调节电压衰减（5），调节时基旋钮（12）和触发电平（10）使波形稳定。5.微调换能器之间位置，确定波形振幅最大并且不出现失真。若出现失真，应调节信号源的接收或发射增益大小。6.再微调频率使波形振幅最大，确定该频率就是谐振频率。移动两换能器距离到大于5cm处，调节频率旋钮，使频率在35正负3Khz内变化，观察示波器接收波电压幅度变化，找出电压幅度最大时对应的频率。调节换能器距离，使接收幅度最大，再细调频率，记录数值。改变换能器距离，多次测量求平均值。测定谐振频率在实验中有可能出现波形失真如果是zky－ss可以减少发射和接收增益使波形回复正弦波。测量声波波长将频率固定在平均值处。改变换能器之间距离，同时观察示波器上声压振幅变化，记下出现正弦振幅最大的位置（测量时要注意回程差的存在）。用逐差法计算出声波波长读数装置由主尺和鼓轮读数组成。如图所示主尺读数取53mm鼓轮读数取0.785mm读数为53.785mm现数据简化估读位省略为53.78mm步骤二：相位比较法测量声速调节示波器各旋钮（x－y位置）测量波长1、接线基本不用改变2、前面调节过的谐振频率不需要再调节，为了保证接收声压强度可以把换能器距离调回８～10cm左右再开始测量。3、可以以斜率正或者负的直线图形作为测量点，但是必须全部测量相同的图形（不能测斜率正的直线接下来测斜率负的直线）X轴率减(1)Y轴率减(2)选择X—Y模式(3)要有显示相位比较法时注意事项1.按压（3）选择X-Y模式。2.屏幕下方要有显示1和2，说明X和Y有输入。3.调节X衰减（1）和Y衰减（2），使李萨如图形为倾斜角为45(或135）度大小合适。注意回程差的存在测量过程中要求单方向转动鼓轮如果出现转过头的情况，要多往回转几圈，然后顺着测量方向转到振幅最大（里萨如图形直线）位置读数。注意第一个读数位置也存在回程差。注意声波随着距离减弱在实验过程中，要随着实验进程调节电压衰减旋钮，使接收波形以及李萨如图形在示波器上的形状及幅度大小合适。波长不确定度的计算Skv－5系统：…………………取0.004mm不过，由于用逐差法处理数据，能减少误差，而且由于实际测量中大部分情况动子的定位精度并不高因此计算λ不确定度的时候B类分量通常可以略去。因时间有限，处理数据时不考虑不确定度，不过要计算出声速值。本实验如果两个人合作，必须把同组者名字写上。完成实验后仪器保留在最后一个数据读数时的位置，以便检查，检查过后才能关闭电源。其他注意事项