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超聲波測聲速實驗儀器有什麼

發布時間:2025-02-11 01:29:15

㈠ 超聲聲速的測定實驗步驟

超聲聲速的測定實驗步驟如下:

1. 實驗准備:准備超聲換能器、示波器、信號發生器、水槽、尺子、溫度計等實驗器材,並確保它們處於良好的工作狀態。

2. 安裝與調試:將超聲換能器安裝在水槽中,確保換能器與水面緊密接觸。連接信號發生器與超聲換能器,調整信號發生器的頻率和幅值,使超聲換能器產生穩定的超聲波。同時,將示波器與超聲換能器連接,觀察並調整示波器上的波形,確保波形清晰穩定。

3. 實驗操作:首先,測量水槽中水的溫度,並記錄。然後,在水槽中放置一個反射面(如金屬板),使超聲波在發射後能夠反射回換能器。調整反射面的位置,使超聲波的發射和接收路徑盡可能長且直線。接著,開啟信號發生器和示波器,記錄超聲波往返一次所需的時間t(單位為秒)。重復測量多次以減小誤差。

4. 數據處理與分析:根據測得的超聲波往返時間t和水的溫度,計算聲速v。聲速的計算公式為v = d/t/2,其中d為超聲波發射和接收路徑的長度(單位為米),t為超聲波往返一次所需的時間(單位為秒),2是因為超聲波往返了一次所以時間要除以2。將測得的聲速與理論值進行比較,分析誤差產生的原因。可能的誤差來源包括溫度測量誤差、路徑長度測量誤差、時間測量誤差等。為了減小誤差,可以採取多次測量取平均值、提高測量精度等方法。

以上就是超聲聲速的測定實驗步驟。通過這個實驗,我們可以直觀地了解超聲波在水中的傳播速度受溫度等因素的影響,並學會利用實驗數據計算和分析物理量。同時,這個實驗也培養了我們的實驗技能和數據處理能力。

㈡ 聲速是怎麼測出來的拜託了各位 謝謝

聲速測量儀必須配上示波器和信號發生器才能完成測量聲速的任務。實驗中產生超聲波的裝置如圖所示。它由壓電陶瓷管或稱超聲壓電換能器與變幅桿組成;當有交變電壓加在壓電陶瓷管上時,由於壓電體的逆壓電效應,使其產生機械振動。此壓電陶瓷管粘接在鋁合金製成的變幅桿上,經過電子線路的放大,即成為超聲波發生器,由於壓電陶瓷管的周期性振動,帶動變幅桿也做周期軸向振動。當所加交變電壓的頻率與壓電陶瓷的固有頻率相同時,壓電陶瓷的振幅最大,這使得變幅桿的振幅也最大。變幅桿的端面在空氣中激發出縱波,即超聲波。本儀器的壓電陶瓷的振盪頻率在40kHz以上,相應的超聲波波長約為幾毫米,由於他的波長短,定向發射性能好,本超聲波發射器是比較理想的波源。由於變幅桿的端面直徑一般在20mm左右,比此波長大很多,因此可以近似認為離開發射器一定距離處的聲波是平面波。超聲波的接受器則是利用壓電體的正壓電效應,將接收的機械振動,轉化成電振動,為使此電振動增強。特加一選頻放大器加以放大,再經屏蔽線輸給示波器觀測。接收器安裝在可移動的機構上,這個機構包擴支架、絲桿、可移動底座(其上裝有指針,並通過定位螺母套在絲桿上,有絲桿帶動作平移)、帶刻度的手輪等。接收器的位置由主、尺刻度手輪的位置決定。主尺位於底座上面;最小方尺位於底坐上面;最小分尺為1mm,手輪與絲桿相連上分為100分格,每轉一周,接收器平移1mm,故手每一小格為0.01mm,可估到0.001mm

㈢ 聲速測定的具體步驟及數據處理

(1).【目的和要求】

學習粗略測定聲音速度的方法,了解空氣中聲速的大小。

【儀器和器材】

梆子,秒錶或手錶,捲尺。

【實驗方法】

在高牆前或山谷中唱歌或叫喊時,往往可以聽到回聲,而且在早晨時回聲最清晰響亮,因此本實驗最好在早晨進行。首先選擇好合適的實驗場所,例如一堵高牆,高牆的前面平坦空曠。實驗者站在離高牆的距離為R處,按照均勻的時間間隔T敲打梆子。當聽到反射回來的第一次梆子聲與打出來的第二次梆子聲完全重疊時,則表示每次梆子發出的聲音傳到高牆並被高牆反射回來到達實驗者處的時間剛好等於敲梆子的時間間隔T。因此聲音傳播的速度v為v=2R/T

(2)1.站在離高牆100米或更遠的距離,以一定的時間間隔敲打梆子。

2.注意控制敲梆子的節拍,使從高牆處反射回來的梆子聲與敲出來的聲音相重疊。

3.站在旁邊的學生由一人報出敲擊的次數,其他學生同時用秒錶或手錶計時。測出敲擊20次至50次的時間間隔t,並由所得的結果計算出敲梆子的時間間隔T(秒)。

4.用捲尺測出敲擊地點到高牆的距離R(米)。

5.將所得的數據代入公式v=2R/T求出聲速v米。同時要記下測量時空氣的溫度,因為空氣中聲音傳播的速度與溫度有關。

【注意事項】

1.實驗者離牆的距離以能清晰地聽到回聲為宜。

2.若每隔一次聽到敲擊聲與回聲重合,則聲速公式v=2R/T。實驗內容

(3)1、連接測量系統。函數信號發生器的輸出與發射換能器和示波器的X(Y2)輸入並聯連接,接收換能器的輸出與示波器的Y1輸入連接。

2、練習使用函數信號發生器和示波器。

(1)用示波器觀察由信號發生器提供的不同的波形信號。

(2)用示波器觀察李薩如圖形。

3、調節諧振頻率。信號發生器輸出正弦信號,頻率調節到換能器的諧振頻率,記下諧振頻率f。這時,換能器發射出的超聲波最強。

4、利用駐波法測量聲速。

(1)信號發生器輸出頻率處於諧振頻率;示波器Y軸工作方式選擇開關置於Y1,「拉Y1 (X)」旋鈕推進。

(2)從兩換能器相距1cm左右開始,由近及遠移動接收換能器,觀察示波器上的接收信號的變化情況,記下第1、2、3、……、20個出現正弦波極大值時接收換能器的位置即游標卡尺的讀數L1、L2、L3、……、L20。

(3)採用逐差法求出波長λ,進而求出聲速v;計算聲速的不確定度,表示測量結果。

5、利用相位比較法測量聲速。

(1)信號發生器輸出頻率處於諧振頻率;示波器Y軸工作方式選擇開關可以置於任意位置,「拉Y1(X)」旋鈕拉出。

(2)從兩換能器相距1cm左右開始,由近及遠移動接收換能器,觀察示波器上李薩如圖形的變化情況,記下第1、2、3、……、20個出現直線時接收換能器的位置即游標卡尺的讀數L1、L2、L3、……、L20。

(3)採用逐差法求出波長λ,進而求出聲速v;計算聲速的不確定度,表示測量結果。

儀器簡介

1、超聲聲速測定儀:主要由兩個超聲壓電換能器和游標卡尺組成;超聲壓電換能器可以實現聲

壓和電壓之間的相互轉換,分別用於發射和接收超聲波;游標卡尺用來測量聲波發射面和接

收面之間的距離。

2、函數信號發生器:提供適當頻率的正弦電信號給壓電換能器來發射超聲波。

3、雙蹤示波器:

(1)觀察和測量接收換能器將聲壓轉換成的電信號;

(2)觀察發射電信號和接收電信號兩個相互垂直簡諧振動疊加產生的李薩如圖形,測量相位差。

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