用压电陶瓷超声换能器测定超声波在空气中的传播速度实验报告(共9篇).docVIP

用压电陶瓷超声换能器测定超声波在空气中的传播速度实验报告(共9篇) 超声波测声速实验报告 西安交通大学 大学物理仿真实验 实验报告 ——声速的测量 姓 名：林 丽 学 号：2120505028 学 院：电信学院 班 级：计算机22班 1 一、 实验目的 1. 了解超声波的产生、发射和接收的方法； 2. 用驻波法和相位比较法测声速。 二、 实验仪器 1. 超声声速测定仪：主要部件是两个压电陶瓷换能器和一个游标卡尺。 2. 函数信号发生器：提供一定频率的信号，使之等于系统的谐振频率。 3. 示波器：示波器的x, y轴输入各接一个换能器，改变两个换能器之间的距离会影响 示波器上的李萨如图形。并由此可测得当前频率下声波的波长，结合频率，可以求得空气中的声速。 三、 实验原理 由波动理论可知，波速与波长、频率有如下关系：v = f λ，只要知道频率和波长就可以求出波速。本实验通过低频信号发生器控制换能器，信号发生器的输出频率就是声波频率。声波的波长用驻波法（共振干涉法）和行波法（相位比较法）测量。下图是超声波测声速实验装置图。 图1 实验装置和接线图 1. 驻波法测波长 由声源发出的平面波经前方的平面反射后，入射波与发射波叠加，它们波动方程分别是： y1=Acos2π ft? λx y2=Acos2π ft+ 叠加后合成波为： x y=(2Acos2π)cos2πft cos2πλ=±1的各点振幅最大，称为波腹，对应的位置：x=±n2 (n=0,1,2,3…)； cos2πλ=0的各点振幅最小，称为波节，对应的位置：x=±（2n+1）4 (n=0,1,2,3…)。 因此，只要测得相邻两波腹（或波节）的位置Xn、Xn+1即可得波长。 2 x λ x λ x 2. 相位比较法测波长 从换能器S1发出的超声波到达接收器S2，所以在同一时刻S1与S2处的波有一相位差：φ=2π (其中λ是波长，x为S1和S2之间距离)。因为x改变一个波长时，相位差就改变 λx 2p。利用李萨如图形就可以测得超声波的波长。 四、 实验步骤 1. 连接仪器。 按照图1连接好仪器，使用前开机预热10min，自动工作在连续被方式，选择的介质为空气，观察S1和S2是否平行。 图 2 接线截图 2. 测量信号源的输出频率????。 将示波器调整为y-t模式，观察到正弦信号的波形，使S1和S2间的距离约为5cm；调节信号发射强度，波幅为5V，在350（100MHz）附近调节频率，同时观察波形，使信号幅度最大，此时频率为329（100MHz），即为本系统的谐振频率。 3. 驻波法测波长和声速。 向右缓慢移动S2，观察示波器正弦信号的变化，选择信号最大位置开始读数，记为xi，取i=10，用逐差法求出声波波长和误差。利用谐振频率f0计算声波波速和误差。 4. 用相位比较法测波长和声速。 将示波器调整为X-Y工作方式。观察示波器出现的李萨如图形，缓慢移动S2，当重复出现该图形时，说明相位变化了2π，即S1和S2之间移动了一个波长。沿右连续测量10个周期，用逐差法处理数据，求出波长、声速及误差。 3 李萨如图形 图3 Ф=0 图5 Ф=π 4 图6 Ф=π 2 图7 Ф=3π 4 图4 Ф=π 图8 Ф=π 2 图9 Ф=7π 4 图10 Ф=2π 4 五、 数据记录及处理 1． 基础数据记录 谐振频率f0=33.5kHz 2． 驻波法测量声速 的平均值：?6?λ?i?1.0582（cm） i?1 λ的不确定度： 6 (? i ?)2 Si?1 ?? ?i(i?1)＝0.002（cm） 因为，λi= (1i+6-1i) /3，Δ仪=0.02mm 所以，u2?? 33 ?仪＝0.000544（cm） ?2??S??u2? ?0.021（mm） 计算声速： ??f??354.50（m/s） ?f?1%计算不确定度： f? ?0.2 (kHz) ???(f?2?)?(??f)2?3 (m/s) 实验结果表示：υ=（354±3）m/s，Ev=0.8% 3． 相位比较法测量声速 5 篇二：超声波测声速实验报告 实验名称：超声波测声速实验报告 一、实验目的 （1）、了解超声波的发射和接收方法。 （2）、加深对振动合成、波动干涉等理论知识的理解。 （3）、掌握用干涉法和相位法测声速。 二、实验原理 由波动理论可知，波速与波长、频率有如下关系：v = f λ，只要知道频率和波长就可以求出波速。本实验通过低频信号发生器控制换能器，信号发生器的输出频率就是声波频率。声波