㈠ 超声声速的测定实验步骤
超声声速的测定实验步骤如下:
1. 实验准备:准备超声换能器、示波器、信号发生器、水槽、尺子、温度计等实验器材,并确保它们处于良好的工作状态。
2. 安装与调试:将超声换能器安装在水槽中,确保换能器与水面紧密接触。连接信号发生器与超声换能器,调整信号发生器的频率和幅值,使超声换能器产生稳定的超声波。同时,将示波器与超声换能器连接,观察并调整示波器上的波形,确保波形清晰稳定。
3. 实验操作:首先,测量水槽中水的温度,并记录。然后,在水槽中放置一个反射面(如金属板),使超声波在发射后能够反射回换能器。调整反射面的位置,使超声波的发射和接收路径尽可能长且直线。接着,开启信号发生器和示波器,记录超声波往返一次所需的时间t(单位为秒)。重复测量多次以减小误差。
4. 数据处理与分析:根据测得的超声波往返时间t和水的温度,计算声速v。声速的计算公式为v = d/t/2,其中d为超声波发射和接收路径的长度(单位为米),t为超声波往返一次所需的时间(单位为秒),2是因为超声波往返了一次所以时间要除以2。将测得的声速与理论值进行比较,分析误差产生的原因。可能的误差来源包括温度测量误差、路径长度测量误差、时间测量误差等。为了减小误差,可以采取多次测量取平均值、提高测量精度等方法。
以上就是超声声速的测定实验步骤。通过这个实验,我们可以直观地了解超声波在水中的传播速度受温度等因素的影响,并学会利用实验数据计算和分析物理量。同时,这个实验也培养了我们的实验技能和数据处理能力。
㈡ 声速是怎么测出来的拜托了各位 谢谢
声速测量仪必须配上示波器和信号发生器才能完成测量声速的任务。实验中产生超声波的装置如图所示。它由压电陶瓷管或称超声压电换能器与变幅杆组成;当有交变电压加在压电陶瓷管上时,由于压电体的逆压电效应,使其产生机械振动。此压电陶瓷管粘接在铝合金制成的变幅杆上,经过电子线路的放大,即成为超声波发生器,由于压电陶瓷管的周期性振动,带动变幅杆也做周期轴向振动。当所加交变电压的频率与压电陶瓷的固有频率相同时,压电陶瓷的振幅最大,这使得变幅杆的振幅也最大。变幅杆的端面在空气中激发出纵波,即超声波。本仪器的压电陶瓷的振荡频率在40kHz以上,相应的超声波波长约为几毫米,由于他的波长短,定向发射性能好,本超声波发射器是比较理想的波源。由于变幅杆的端面直径一般在20mm左右,比此波长大很多,因此可以近似认为离开发射器一定距离处的声波是平面波。超声波的接受器则是利用压电体的正压电效应,将接收的机械振动,转化成电振动,为使此电振动增强。特加一选频放大器加以放大,再经屏蔽线输给示波器观测。接收器安装在可移动的机构上,这个机构包扩支架、丝杆、可移动底座(其上装有指针,并通过定位螺母套在丝杆上,有丝杆带动作平移)、带刻度的手轮等。接收器的位置由主、尺刻度手轮的位置决定。主尺位于底座上面;最小方尺位于底坐上面;最小分尺为1mm,手轮与丝杆相连上分为100分格,每转一周,接收器平移1mm,故手每一小格为0.01mm,可估到0.001mm
㈢ 声速测定的具体步骤及数据处理
(1).【目的和要求】
学习粗略测定声音速度的方法,了解空气中声速的大小。
【仪器和器材】
梆子,秒表或手表,卷尺。
【实验方法】
在高墙前或山谷中唱歌或叫喊时,往往可以听到回声,而且在早晨时回声最清晰响亮,因此本实验最好在早晨进行。首先选择好合适的实验场所,例如一堵高墙,高墙的前面平坦空旷。实验者站在离高墙的距离为R处,按照均匀的时间间隔T敲打梆子。当听到反射回来的第一次梆子声与打出来的第二次梆子声完全重叠时,则表示每次梆子发出的声音传到高墙并被高墙反射回来到达实验者处的时间刚好等于敲梆子的时间间隔T。因此声音传播的速度v为v=2R/T
(2)1.站在离高墙100米或更远的距离,以一定的时间间隔敲打梆子。
2.注意控制敲梆子的节拍,使从高墙处反射回来的梆子声与敲出来的声音相重叠。
3.站在旁边的学生由一人报出敲击的次数,其他学生同时用秒表或手表计时。测出敲击20次至50次的时间间隔t,并由所得的结果计算出敲梆子的时间间隔T(秒)。
4.用卷尺测出敲击地点到高墙的距离R(米)。
5.将所得的数据代入公式v=2R/T求出声速v米。同时要记下测量时空气的温度,因为空气中声音传播的速度与温度有关。
【注意事项】
1.实验者离墙的距离以能清晰地听到回声为宜。
2.若每隔一次听到敲击声与回声重合,则声速公式v=2R/T。实验内容
(3)1、连接测量系统。函数信号发生器的输出与发射换能器和示波器的X(Y2)输入并联连接,接收换能器的输出与示波器的Y1输入连接。
2、练习使用函数信号发生器和示波器。
(1)用示波器观察由信号发生器提供的不同的波形信号。
(2)用示波器观察李萨如图形。
3、调节谐振频率。信号发生器输出正弦信号,频率调节到换能器的谐振频率,记下谐振频率f。这时,换能器发射出的超声波最强。
4、利用驻波法测量声速。
(1)信号发生器输出频率处于谐振频率;示波器Y轴工作方式选择开关置于Y1,“拉Y1 (X)”旋钮推进。
(2)从两换能器相距1cm左右开始,由近及远移动接收换能器,观察示波器上的接收信号的变化情况,记下第1、2、3、……、20个出现正弦波极大值时接收换能器的位置即游标卡尺的读数L1、L2、L3、……、L20。
(3)采用逐差法求出波长λ,进而求出声速v;计算声速的不确定度,表示测量结果。
5、利用相位比较法测量声速。
(1)信号发生器输出频率处于谐振频率;示波器Y轴工作方式选择开关可以置于任意位置,“拉Y1(X)”旋钮拉出。
(2)从两换能器相距1cm左右开始,由近及远移动接收换能器,观察示波器上李萨如图形的变化情况,记下第1、2、3、……、20个出现直线时接收换能器的位置即游标卡尺的读数L1、L2、L3、……、L20。
(3)采用逐差法求出波长λ,进而求出声速v;计算声速的不确定度,表示测量结果。
仪器简介
1、超声声速测定仪:主要由两个超声压电换能器和游标卡尺组成;超声压电换能器可以实现声
压和电压之间的相互转换,分别用于发射和接收超声波;游标卡尺用来测量声波发射面和接
收面之间的距离。
2、函数信号发生器:提供适当频率的正弦电信号给压电换能器来发射超声波。
3、双踪示波器:
(1)观察和测量接收换能器将声压转换成的电信号;
(2)观察发射电信号和接收电信号两个相互垂直简谐振动叠加产生的李萨如图形,测量相位差。
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