聲速測量實(shí)驗(yàn)報(bào)告范文共五則-資料下載頁
2025-04-08 01:59本頁面
【正文】 變 L 的大小。由式（ 1）可知，任意兩個(gè)相鄰共振狀態(tài)之間，即 S2 所移過的距離為： 2（ 2） L 改變了 2。此距離 2 可由超聲聲速測定儀上的游標(biāo)卡尺測得，頻率可由低頻信號(hào)發(fā)生器上的頻率計(jì)讀得，根據(jù) V f，就可求出聲速。 3． 2． 2兩個(gè)相互垂直諧振動(dòng)的合成法（簡稱相位法） 在示波器熒光屏上就出現(xiàn)兩個(gè)相互垂直的同頻率的諧振動(dòng)的合成圖形 —— L Ln 1 Ln n1 2 n 2 X Y 2XY Cos 2 1Sin2 2 1 A1A2 A1 A2 5） 在一般情況下，此李沙如圖形為橢圓。當(dāng)相位差 22 21 0 時(shí)，由（ 5）式，得 y A2xA1，即軌跡為一條處在于第一和第三象限的直線 [參見圖 16— 2(a)]。 2yx 1 2 1 222時(shí)，得 A1A2，軌跡為以坐標(biāo)軸為主軸的橢圓當(dāng) 2 2 1 y A2xA1，軌跡為處于第二和第四象限的一條直線。 改變 S1 和 S2 之間的距離 L，相當(dāng)于改變了發(fā)射波和接受波之間2 1），熒光屏上的圖形也隨之變化。顯然， LL Ln 1 Ln )2隨著振動(dòng)相位差從 0 16—— 2(a)→（ b）→ (c)變化。因此，每移動(dòng)半個(gè)波長，就會(huì)重復(fù)出現(xiàn)斜率符號(hào)相反的 直線。測得波長和頻率 f，根據(jù) V f 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 （ 1）熟悉聲速測定儀 該儀器由支架、游標(biāo)卡尺和兩只超聲壓電換能器組成。兩只超聲壓電換能器的位置分別與游標(biāo)卡尺的主尺和游標(biāo)相對(duì)定位，所以兩只換能器相對(duì)位置距離的變化量可由游標(biāo)卡尺直接讀出。 兩只超聲壓電換能器，一只為發(fā)射聲波用（電聲轉(zhuǎn)換），一只為接收聲波（聲電轉(zhuǎn)換），其結(jié)構(gòu)完全相同。發(fā)射器的平面端面用以產(chǎn)生平面聲波；接收器的平面端面則為聲波的接收面和反射面。壓電換能器產(chǎn)生的波具有平面性、單色性好以及方向性強(qiáng) 的特點(diǎn)。同時(shí)可以控制頻率在超聲波范圍內(nèi)，使一般的音頻對(duì)它沒有干擾。 （ 2）駐波法測量聲速 1）按圖接好線路，把換能器 S1 引線插在低頻信號(hào)發(fā)生器的“功率輸出孔”，把換能器 S2 接到示波器的“ Yinput”。 2）打開電源開關(guān)，把頻率倍乘按鈕 10K 壓入，調(diào)節(jié)幅度電位器，使數(shù)碼顯示屏讀數(shù) 58V 電壓 ,電壓衰減按鈕為 20dB；波形選擇為正弦波（彈出狀態(tài)）。 3）壓入示波器電源開關(guān)，把示波器 Y衰減開關(guān) VOLTS/DIV置 檔， Y 輸入方式置 AC 位。掃描檔 TIME/DIV為 20us，觸發(fā)源（觸發(fā) TRIG）選擇“內(nèi)同步 INT”；觸發(fā)方式為“自動(dòng)”。 4）移動(dòng) S2 位置，目測 S1 與 S2的距離為 3cm 左右，調(diào)整低頻信號(hào)發(fā)生器的“頻率調(diào)節(jié)”波段開關(guān)，調(diào)節(jié)頻率微調(diào)電位器，使數(shù)碼顯示屏的頻率讀數(shù)為 — 范圍。觀察示波器，當(dāng)屏幕的波形幅度最大時(shí)，說明換能器 S1 處于共振狀態(tài)。記下頻率 f值（實(shí)驗(yàn)過程中，頻率 f 不許改變，否則影響實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)）。 5）示波器熒幕的波形若不在中央，可調(diào)節(jié)垂直或水平位移電位器；波形太?。赡懿环€(wěn)定）或太大，可調(diào)節(jié) Y 增益電位器 VARIABLE，使波形幅度適中。 6）注意：實(shí)驗(yàn)過程中不要用手觸摸兩個(gè)換能器，以免影響測量精確性。 7）向右稍移 S2，并調(diào)整游標(biāo)卡尺的微調(diào)螺絲，同時(shí)觀察示波器上波形，使波形幅度最大，幅度如果超過屏幕，可調(diào)整 Y增益 VARIABLE，使波形滿屏。記下 S2 的初始位置 L0。 8 由近至遠(yuǎn)慢慢移動(dòng)接收器 S2，逐個(gè)記下九個(gè)幅度最大的位置（即 Li 值）。（ 3）相位法測聲速 1）把示波器觸發(fā)方式選擇“外接”。 2）把示波器的“ Yinput”接超聲波測速儀的接收器 S2,示波器“ X輸入”聯(lián)接到低頻信號(hào)發(fā)生器的電壓輸出（不能接同步輸出）。 3）把 S2 調(diào)回距 S1 大約 3cm，移動(dòng)接收換能器 S2，調(diào)節(jié)游標(biāo)卡尺微調(diào)螺絲，同時(shí)觀察示波器的圖形變化，使圖形為“ /”，記下 S2 初始位置 LO。 4）由近至遠(yuǎn)，慢慢移動(dòng) S2,并注意觀察圖形變化，逐下記下每發(fā)生一次半周期變化（即圖形由“ /”直線變到“ \”直線）接收換能器S2 的位置讀數(shù) Li 值，共測十個(gè)數(shù)據(jù)。 5）實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)掉電源，整理好儀器 實(shí)驗(yàn)參考數(shù)據(jù) 1）駐波法測量聲速 共振頻率 f= 表 1 駐波法測量波長的測量數(shù)據(jù) 次序 Li10 3mm 次序 Li10 3mm Li 5 Li10 3mmvLI 5 Li10 3mm 678910 逐差法處理表 1數(shù)據(jù) 152SL L vLi 5 Li I 5in 1i 1 標(biāo)準(zhǔn)偏差= 5 Li vLI 5 Li uB m3 合成不確定度為 222222uLI 5 LI uA uB SL u (mm) LBi 5i 3 頻率 f不確定度聲速 V的相對(duì)不確定度 EV (uff) (2uf mf (HZ) uLI 5 LiLi 5 Li)2 () () % 聲速的計(jì)算 V 22f(Li 5 Li) (m/s)55 聲速 V 不確定度為 uV VEV 3(m/s) V V uV (m/s)(p) EV % 2）相位法測量聲速 參考駐波法。 ： 1)實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果與理論值接近，是誤差允許范圍。 2）相位法測量優(yōu)于駐波法測量。 ： 1）共振頻率的不穩(wěn)定。 2）換能器的不完全平行。 3）示波器上振幅極大值的不穩(wěn)。 4）隨著換能器的距離的增加能量會(huì)有減弱。 5）測量時(shí)會(huì)含有回程差。
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