大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)聲速測量實(shí)驗(yàn)報告

二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.測量超聲波在空氣中的傳播速度的方法2.駐波和振動合成理論3.逐差法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理4.和培養(yǎng)綜合使用儀器的能力三、實(shí)驗(yàn)原理的傳播速度波頻率的關(guān)系為：，只要測出聲波的頻率求出聲速。聲源的振動頻率得到，因此，實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵就是如何測定聲波波長。超聲波的特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)中可以采用幾種不同的方法測出超聲波的波長：1.駐波法（共振干涉法）圖所示，的正弦電壓信號接到發(fā)射超聲換能器上，超聲發(fā)射換能器號變?yōu)槌暡?，以超聲波形式發(fā)射出去。接收換能器通過轉(zhuǎn)換，將聲波信號變?yōu)殡妷盒盘柡?，送入示波器觀察。由聲波傳播理論可知，從發(fā)射換能器發(fā)出一定頻率的平面聲波，經(jīng)過空氣傳果接收面和發(fā)射面嚴(yán)格平行，即入射波在接收面上垂直反干涉形成駐波。此時，兩換能器之間的距離恰好等于其聲駐波中，波腹處聲壓（空氣中由于聲擾動而引起的超出靜）最小，而波節(jié)處聲壓最大。當(dāng)接收換能器的反射界面處，經(jīng)接收器轉(zhuǎn)換成電信號后從示波器上觀察到的電壓信號也是極大值，所以可從接收換能器端面聲壓的變化來判斷超聲波駐波是否形移動卡尺游標(biāo)，改變兩只換能器端面的距離，在一系列特定的距離上，媒質(zhì)現(xiàn)象，此時，兩換能器間的距離等于半波長的整數(shù)倍，只出電壓幅度的變化，記錄下相鄰兩次出現(xiàn)最大電壓數(shù)值時卡尺的讀數(shù)（兩讀數(shù)之差的絕對值等于半波長），則根據(jù)算出超聲波在空氣中的傳播速度，其中超聲波的頻率可由信號發(fā)生器直接讀2.比較法實(shí)驗(yàn)接線如下圖所示。波是振動狀態(tài)的傳播，也可以說是位相的傳播。在聲的振動位相逐一落后，各點(diǎn)的振動位相又隨時間變化。聲這位相差則可以通過比較接收換能器輸出的電信發(fā)射換能器輸入的正弦交變電壓信號的位相關(guān)系中得出，并可利用示波器的李形來觀察。頻率有，上式得：n=123...式可知：當(dāng)接收點(diǎn)和波源的距離變化等于一個波長時，則接收點(diǎn)和波源的位相差也正好變化一個周期（即Ф=2π）。時，通過改變發(fā)射器與接收器之間的距離，觀察到相位的變化。當(dāng)相位變量即為半個波長。根據(jù)波長和頻率即可求出波速。四、實(shí)驗(yàn)儀器測量儀、示波器、信號源五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1、測量聲速測定儀的共振頻率：不斷改變信號源所產(chǎn)生的頻率，觀察波形2峰值均減小，則此時為共振頻率。點(diǎn)處振幅為零即聲壓最大，對應(yīng)的振幅最大，通過旋轉(zhuǎn)鼓輪觀察波形2的峰值，當(dāng)旋轉(zhuǎn)鼓輪前進(jìn)或倒退，波形的最大峰值均減小，則此目標(biāo)為節(jié)點(diǎn)位置，記錄此六、數(shù)據(jù)記錄及處理（一定要有數(shù)據(jù)計算的具體步驟，要進(jìn)行不確定度的計1、駐波法＝37.3969KHz波法V=347.3035定度表達(dá)結(jié)果V=（347.3035±0.0093）m·s相對誤差為1.13672、相位法f＝37.3969KHz波法V=347.2003定度表達(dá)結(jié)果V=（347.2003±0.0109）m·s相對誤差為1.1067實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與小結(jié)分析計算發(fā)現(xiàn)，兩種方法聲速測量值都比理論值偏大。我認(rèn)為有以下幾個原1、測量誤差，讀數(shù)時不夠精確，觀察波形峰值時存在誤差。2旋轉(zhuǎn)鼓輪時過快，且有部分?jǐn)?shù)據(jù)存在螺距差。3器本身存在的誤差。4察李薩如圖像時圖像較小，觀察重合時導(dǎo)致誤差很大。5氣中含有水蒸汽及其它雜質(zhì)，聲音在這些物質(zhì)中的傳播速度都要比在空傳播速度大。感想通過這次實(shí)驗(yàn)，我學(xué)習(xí)了聲速測量的相關(guān)原理。當(dāng)然，在其中也遇到了很多在讀數(shù)時也想起了螺旋測微計讀數(shù)方法，他比游標(biāo)卡尺更的工作原理，換能器要在諧振頻率條件下進(jìn)行聲速測定，面之間的聲壓達(dá)極大值。這樣從示波器上觀察到的電壓信值為最大，從而更利于觀察。驗(yàn)過程中必須有耐心，比如用駐波法確定節(jié)點(diǎn)位置時必須慢慢來，不能太快。要消除螺距差就要注意單方向旋轉(zhuǎn)。對于駐波法和相位比較法也有了一個大概的了解和比較。聲速測量中的駐波法是觀測聲波與其反射波所形成的駐波。由于，改變半個波長的傳播路程,駐波的較接收波與發(fā)射波的相位差，在示波器上形成李圖。但我認(rèn)為兩種方法都是用同樣儀器完成，所以從本質(zhì)上來說沒有區(qū)別。對學(xué)原理和現(xiàn)象，我們也應(yīng)該從不同的角度去驗(yàn)證他的正確性。實(shí)驗(yàn)之后，我又有了一點(diǎn)思考。