超聲聲速測量預(yù)習(xí)提綱

1、超聲聲速測量預(yù)習(xí)提綱 1、實(shí)驗(yàn)任務(wù)： （1）用相位法、共振法測空氣中的聲速；（必做）（2）用時(shí)差法測空氣中的聲速； （選做） 2、實(shí)驗(yàn)原理：（1）壓電陶瓷換能器如何進(jìn)行工作的？（2）駐波如何形成？ （3）三種測量方法的主要實(shí)驗(yàn)原理如何？ （4）是半個(gè)波長還是一個(gè)波長？（5）如何利用逐差法計(jì)算波長？（入=，測10個(gè)數(shù)據(jù)用逐差法進(jìn)行處理）3、操作規(guī)范： （1）為什么要進(jìn)行諧振頻率調(diào)節(jié)？如何調(diào)？ （2）如何理解示波器上的的直線、橢圓圖形？ （3）如何避免回程差？ （4）時(shí)差法中如何調(diào)節(jié)使接收波信號(hào)幅度始終保持一致？ （5）如何正確使用示波器？ 4、數(shù)據(jù)處理： （1）逐差法是采用逐項(xiàng)逐差還是隔項(xiàng)逐差；

2、 （2）如何設(shè)計(jì)表格及必要數(shù)據(jù)的具體計(jì)算過程；（3）為什么時(shí)差法中延遲時(shí)間必需是三位有效數(shù)？ 5、結(jié)果討論和誤差分析：（本次實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的重點(diǎn)）。 （1）二種或三種測量方法的優(yōu)劣比較，定量分析引起誤差的原因；（2）百分差一般控制在5%以內(nèi)。超聲聲速測量數(shù)據(jù)記錄表格設(shè)計(jì)提示 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果：1、共振干涉法： 溫度：t= ± 0C 諧振頻率： ± HZ測量次數(shù)（i）12345678910 mm mm（m/s）2、相位比較法：(參照共振干涉法) 3、時(shí)差法： 溫度：t= ± 0C測量次數(shù)（i）12 數(shù)據(jù)處理：1、 共振干涉法： 2、相位比較法： 計(jì)算過程同上3、時(shí)差法： 同

3、理: 誤 差 分 析 舉 例結(jié)果討論及定性分析：1、從百分差中可知，共振干涉法的誤差最大，其次是相位比較法，最小是時(shí)差法。共振干涉法的誤差最大原因：主要是每次觀察正弦波波峰最大時(shí)容易出現(xiàn)誤差，而相位比較法用里薩爾圖形的斜率正、負(fù)直線觀察出現(xiàn)誤差較小，而時(shí)差法誤差最小，其實(shí)驗(yàn)原理決定了該實(shí)驗(yàn)方法的誤差。2、在調(diào)節(jié)諧振頻率時(shí)，由于信號(hào)源穩(wěn)定性較差，開始時(shí)的諧振頻率跟實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)的諧振頻率有變化，變小，存在系統(tǒng)誤差。3、聲速測量儀存在一定的回程差，所以在調(diào)節(jié)時(shí)一定要朝同方向調(diào)節(jié)，盡量避免回程差。結(jié)果討論及定量分析：測得諧振頻率： 測得波長： 定量分析一： 測得超聲聲速： 取諧振頻率： 波長： 可得： 取諧振頻率： 波長： 可得：（諧振頻率變化） （波長變化） 定量分析二： 從不確定度傳遞公式來考慮： 從不確定度傳遞公式可知：諧振頻率的相對(duì)不確定度跟波長的相對(duì)不確定度相比，大大小于波長的相對(duì)不確定度，速度的不確定度主要取決于波長的相對(duì)不確定度，而諧振頻率的相對(duì)不確定度可以忽略不計(jì)。（具體數(shù)據(jù)代入誤差定量說明過程由學(xué)生處理）從上誤差定量分析可得：該實(shí)驗(yàn)諧振頻率變化引起誤差對(duì)超聲聲速的測量結(jié)果影響可以忽略不計(jì)，而波長變化引起誤差比諧振頻率變化所引起的誤差對(duì)超聲聲速測量結(jié)果的影響大得多，