聲速測量實(shí)驗(yàn)報(bào)告

    時(shí)間:2020-12-05 13:03:55 報(bào)告 我要投稿

    聲速測量實(shí)驗(yàn)報(bào)告

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    聲速測量實(shí)驗(yàn)報(bào)告

      聲速測量實(shí)驗(yàn)報(bào)告1

      實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>:測量聲音在空氣中的傳播速度。

      實(shí)驗(yàn)器材:溫度計(jì)、卷尺、秒表。

      實(shí)驗(yàn)地點(diǎn):平遙縣狀元橋東。

      實(shí)驗(yàn)人員:愛物學(xué)理小組

      實(shí)驗(yàn)分工:張x——測量時(shí)間

      張x——發(fā)聲

      賈x——測溫

      實(shí)驗(yàn)過程:

      1 測量一段開闊地長;

      2 測量人在兩端準(zhǔn)備;

      3 計(jì)時(shí)員揮手致意,發(fā)聲人準(zhǔn)備發(fā)聲;

      4 發(fā)生人向上舉手,同時(shí)發(fā)聲,計(jì)時(shí)員計(jì)時(shí)(看到舉手始,聽到聲音止)

      5 多測幾次,記錄數(shù)據(jù)。

      實(shí)驗(yàn)結(jié)果:

      時(shí)間 17∶30

      溫度 21℃

      發(fā)聲時(shí)間 0.26″

      發(fā)聲距離 93m

      實(shí)驗(yàn)結(jié)論:在21℃空氣中,聲音傳播速度為357.69m/s.

      實(shí)驗(yàn)反思:有一定誤差,卡表不夠準(zhǔn)確。

      聲速測量實(shí)驗(yàn)報(bào)告2

      一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/strong>

      (1)加深對駐波及振動合成等理論知識的理解,

      (2)掌握用駐波法、相位法測定超聲波在媒介中的傳播速度,

      (3)了解壓電換能器的工作原理,進(jìn)一步熟悉示波器的使用方法提高運(yùn)用示波器觀測物理參數(shù)的綜合運(yùn)用能力。

      二 實(shí)驗(yàn)儀器:

      雙蹤示波器一臺,信號發(fā)生器一臺,測試儀一臺,同軸電纜若干。

      三 實(shí)驗(yàn)原理

      聲波是一種在彈性媒質(zhì)中傳播的縱波。對超聲波(頻率超過2×10Hz的聲波)傳播速度的測量在國防工業(yè)、工業(yè)生產(chǎn)、軍事科學(xué)與醫(yī)療衛(wèi)生各領(lǐng)域都具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。實(shí)驗(yàn)室常用駐波法和相位法進(jìn)行測量。

      (一)駐波法測量聲速基本原理

      如圖所示為兩列同頻率、同振幅、振動方向平行且相向傳波的機(jī)械波在媒介中形成的駐波波形,其波腹間距與波節(jié)間距均為半個波長。通過對波腹(節(jié))間距X的測量便可實(shí)現(xiàn)對波長λ的間接測量,結(jié)合對駐波諧振頻率f的測量便可間接求算聲波的傳播速度v。

      v = λ × f λ=2X v = 2X × f

      原理圖示1(駐波法原理圖) (二)相位法測量聲速基本原理

      (1) 簡諧振動正交合成的`基本原理,

      (2) 利用李薩如圖形的相位差特點(diǎn)間接測量聲速的基本原理。

      四 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟

       (一)駐波法測聲速

      實(shí)驗(yàn)連線圖示1(駐波法)

      (1) 了解測試儀的基本結(jié)構(gòu),調(diào)節(jié)兩個換能器的間距5cm左右。 (2) 初始化示波器面板獲得掃描線。

      (3) 按圖示1正確連線,將示波器的掃描靈敏度與通道1垂直靈敏度旋鈕分別調(diào)至適當(dāng)檔位,緩慢順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動換能器平移鼓輪至駐波波腹位置(示波器顯示波形幅值最大)。

      (4) 依次調(diào)節(jié)信號源的頻率粗、細(xì)調(diào)旋鈕,同時(shí)觀察示波器顯示波形幅值變化情況,幅值最大時(shí)所對應(yīng)的頻率即為諧振頻率f,將f數(shù)值記錄于(表一)。

      (5) 逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動換能器平移鼓輪至兩換能器端面距離約5厘米左右,確定所選第一個波腹的位置并初始化數(shù)顯讀數(shù)標(biāo)尺。

      (6) 緩慢順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動換能器平移鼓輪至駐波波腹(節(jié))位置(示波器顯示波形幅值最大)并記錄相應(yīng)的數(shù)顯標(biāo)尺讀數(shù)于(表一)。

      (7) 重復(fù)步驟7連續(xù)記錄14個波腹(節(jié))的位置讀數(shù)并記錄于(表一)。

      (8) 實(shí)時(shí)記錄環(huán)境溫度與SV8輸出電壓幅值V。 (二)相位法測聲速

      (1) 保持駐波法連線不變,另用一根電纜線連接信號源的發(fā)射波形接口與示波器通道2輸入端口。

      (2) 調(diào)節(jié)示波器掃描旋鈕至正交檔,逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動換能器平移鼓輪觀察不同相位差時(shí)的李薩如圖形(斜線、橢圓、圓)。當(dāng)兩換能器端面距離約5厘米時(shí)停止轉(zhuǎn)動。

      (3) 緩慢順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動換能器平移鼓輪,當(dāng)示波器顯示一正(反)斜線時(shí)停止轉(zhuǎn)動換能器平移鼓輪并初始化數(shù)顯讀數(shù)標(biāo)尺。

      (4) 緩慢順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動換能器平移鼓輪,當(dāng)示波器顯示一反(正)斜線時(shí)停止轉(zhuǎn)動換能器平移鼓輪并將此時(shí)的數(shù)顯標(biāo)尺讀數(shù)記錄于(表二)。

      (5) 重復(fù)步驟4記錄14個反(正)斜線波形的位置讀數(shù)并記錄于(表二)。

      (6) 實(shí)時(shí)記錄環(huán)境溫度與SV8輸出電壓幅值V。

      (7) 結(jié)束實(shí)驗(yàn)歸整儀器。

      五 原始數(shù)據(jù)記錄表(此表要求學(xué)生課前完成并繪于預(yù)習(xí)報(bào)告中)

      表一 駐波法測量聲波傳播速度記錄表

      表二 相位法測量聲波傳播速度記錄表(正反斜線法)

      七 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與實(shí)驗(yàn)結(jié)果

      1 原始數(shù)據(jù)見原始數(shù)據(jù)記錄紙,

      2 數(shù)據(jù)處理采用的具體方法:列表法與逐差法

      3 數(shù)據(jù)處理與實(shí)驗(yàn)結(jié)果

      輸入頻率:f _36761Hz, f0.3Hz ,環(huán)境溫度:t30.0°C,電壓15伏)

      實(shí)驗(yàn)結(jié)果:

      V實(shí)V

      ms1

      實(shí)測值與理論計(jì)算值之間的百分誤差:

      EV

      實(shí)V理

      V100%

      理

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