2024年实验报告声速测量.docx

该【2024年实验报告声速测量 】是由【书犹药也】上传分享，beplayapp体育下载一共【9】页，该beplayapp体育下载可以免费在线阅读，需要了解更多关于【2024年实验报告声速测量 】的内容，可以使用beplayapp体育下载的站内搜索功能，选择自己适合的beplayapp体育下载，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此beplayapp体育下载到您的设备，方便您编辑和打印。试验报告:声速的测量试验报告?声速的测量?【试验项目】?;【试验仪器】声速测量仪、FD-SV-D超声波测距综合试验仪、示波器【试验原理】因为超声波具备波长短,易于定向发射、易被反射等优点。在超声波段进行声速测量的优点还在于超声波的波长短,能够在短距离较精准的测出声速。超声波的发射和接收一般通过电磁振动与机械振动的相互转换来实现,最常见的措施是利用压电效应和磁致伸缩效应来实现的。本试验采取的是压电陶瓷制成的换能器(探头),这种压电陶瓷能够在机械振动与交流电压之间双向换能。声波的传输速度与其频率和波长的关系为:(1)由(1)式可知,测得声波的频率和波长,就能够得到声速。同样,传输速度亦可用=(2)表示,若测得声波传输所通过的距离L和传输时间t,也可取得声速。,图中S1和S2为压电晶体换能器,S1作为声波源,它被低频信号发生器输出的交流电信号激励后,因为逆压电效应发生受迫振动,并向空气中定向发出以近似的平面声波;S2为超声波接收器,声波传至它的接收面上时,再被反射。当S1和S2的表面近似平行时,声波就在两个平面间往返反射,当两个平面间距L为半波长的整倍数,即L=nλ/2n=0,1,2,……(3)时,S1发出的声波与其反射声波的相位在S1处差(n=1,2……),因此形成共振。因为接收器S2的表面振动位移能够忽视,因此对位移来说是波节,对声压来说是波腹。本试验测量的是声压,因此当形成共振时,接收器的输出会出现明显增大。从示波器上观测到的电信号幅值也是极大值(参见图2)。图中各极大之间的距离均为λ/2,因为散射和其他损耗,各级大体幅值随距离增大而逐渐减小。我们只要测出各极大值对应的接收器S2的位置,就可测出波长。由信号源读出超声波的频率值后,即可由公式(1)求得声速。FD-SV-D2.?相位比较法??波是振动状态的传输,也能够说是位相的传输。沿波传输方向的任何两点同相位时,这两点间的距离就是波长的整数倍。利用这个原理,能够精准的测量波长。试验装置如图1所示,沿波的传输方向移动接收器S2,接收到的信号再次与发射器的位相相同时,一国的距离等于与声波的波长。?同样也能够利用李萨如图形来判断位相差。试验中输入示波器的是来自同一信号源的信号,它们的频率严格一致,因此李萨如图是椭圆,椭圆的倾斜与两信号的位相差有关,当两信号之间的位相差为0或π时,椭圆变成倾斜的直线。?位相差和角频率、传输时间t之间有如下关系:?同时有,,,(式中T为周期)?代入上式得:?当(n=1,2,3,...)时,可得。?由上式可知:当接收点和波源的距离变化等于一个波长时,则接收点和波源的位相差也恰好变化一个周期(即Ф=2π)。?试验时,通过变化发射器与接收器之间的距离,观测到相位的变化。当相位差变化π时,对应距离的变化量即为半个波长。依照波长和频率即可求出波速。??3.?时差法??用时差法测量声速的试验装置仍采取上述仪器。由信号源提供一个脉冲信号。经t时间抵达L处的接收器,依照关系v=L/t,即可计算出声速。4.?超声测距用反射法,就要求使用接收器与发射器在同一位置,利用公式:L=vt=vT/2T为发射到接收的时间差。【试验步骤】。信号源:一接口接超声发生器、一接口接示波器的1通道(CH1)信号接收放大:输入端接超声接收器、输出端接示波器的2通道(CH2)观测CH2的信号,按下POSITION,使得信号置中。界面上显示有频率值,记下该频率值f。只显示CH2的信号,界面上显示有CH2的最大电压值。调整游标尺,使得读数归零。将游标尺调整到最近的位置,取得最大的信号电压值,记下此处的位置。继续移动游标尺,每到一个信号电压最大处,统计位置,总共统计20个位置。使用逐差法,取得半波长,进而取得声速。,游标尺归零显示CH1、CH2,按下DISPLAY,将模式调整为XY模式,此时显示李萨如图形。游标尺开始移动。每到一处李萨如图形为一斜线,就统计一次位置。使用逐差法,取得半波长,进而取得声速。。连续移动接收端游标尺,统计接收端的位置L,同时统计主机液晶屏上显示的时间t,取多个数据,进行处理。绘制直线,斜率就是所测声速v。。将利用磁钢将挡板吸附在移动接收端之前。将游标尺上的接收端的接口拔出,换到发生器一侧的接收接口。进入超声波测距模式,移动挡板,同时统计挡板位置L与液晶屏上的显示距离l,比较二者的数值。【试验数据】频率:f=.:声速:.:声速:==/.【注意事项】,在试验时注意间隔,防止相互干扰。,不要迅速移动,预防磨损过快