1、课程网站地址: http:/ 大 学 物 理 实 验 报 告1 / 5【实验题目】声速的测定 班级 姓名 学号 上课日期 2015 年 月 日 教室 房间 组号 任课教师签字： 最终成绩： 【实验目的】1. 了解压电陶瓷换能器的功能2. 了解超声波产生和接收的原理3. 学会用共振干涉法和相位比较法和时差法测定声速。【实验原理】1. 压电传感器的工作原理。2. 共振干涉（驻波）法测量波长的原理。3. 相位比较法测量波长的原理。【实验题目】声速的测定 班级 姓名 学号 2 / 54.时差法测量声速的原理：声波传播的距离 L 与传播的时间 t 存在下列关系：L=V*t ，只要测出 L 和 t 就可测
2、出声波传播的速度 V。通过测量二换能器发射接收平面之间距离 L 和时间 t ,就可以计算出当前介质下的声波传播速度。固体中的纵波声速： 铝：C 棒=5150m/s， 有机玻璃：C 棒=15002200m/s。5. 固体介质中的声速测量 在固体中传播的声波是很复杂的，它包括纵波、横波、扭转波、弯曲波、表面波等，而且各种声速都与固体棒的形状有关，金属棒一般为各向异性结晶体，沿任何方向可有三种波传播。所以本仪器实验时采用同样材质和形状的固体棒。 固体介质中的声速测量需另配专用的 SVG 固体测量装置，用时差法进行测量。 实验提供两种测试介质：有机玻璃棒和铝棒。每种材料有长 50mm 三根样品，只需将
3、样品组合成不同长度测量两次，即可按上面的方法算出声速：(5-2-11)1iiLvt图 5-2-5 测量固体介质中声速的接线图（1）按图 5-2-5 连接线路，将测试方法设置到“脉冲波”方式。 （2）将接收增益调到适当位置（一般为最大位置），以计时器不跳字为好。将发射换能器发射端面朝上竖立放置于托盘上，在换能器端面和固体棒的端面上涂上适量的耦合剂，再把固体棒放在发射面上，使其紧密接触并对准，然后将接收换能器接收端面放置于固体棒的上端面上并对准，利用接收换能器的自重与固体棒端面接触。（3）记录计时器的读数为 ti-1(时间由声速测试仪信号源时间显示窗口直接读出 )，固体棒的长度为【实验题目】声速的
4、测定 班级 姓名 学号 3 / 5Li-1。（4）移开接收换能器，将另 1 根固体棒端面上涂上适量的耦合剂，置于下面一根固体棒之上，并保持良好接触，再放上接收换能器，这时计时器的读数为 ti，固体棒的长度为 Li。测量超声波在不同固体介质中传播的平均速度时，只要将不同的介质同时置于两换能器之间就可进行测量。 因为固体中声速较高、固体棒的长度有限等原因，测量所得结果仅作参考。 使用完毕后，用干燥清洁的抹布将测试架、换能器及试件清洁干净。【实验仪器】【实验内容】【注意事项】1 、换能器共振频率在 37kHZ 左右，先找共振频率，并保持此频率不变，然后测量波长；2 、在操作过程中，换能器 S1 与
5、S2 不能相碰，以免损坏压电晶体，S1 与 S2 距离从约 5 厘米开始测量。3、由于声速在空气（或液体）中衰减较大，其振幅随 S2 远离 S1 而显著变小，所以，实验中，应配合调节示波器的 Y 轴放大旋钮。4、测量时，旋转鼓轮应向同一方向旋转， 以避免空程误差。【实验原始数据】1.共振频率【实验题目】声速的测定 班级 姓名 学号 4 / 5KHzf KHzf KHzf室温 Ct【实验数据处理】1. 计算共振频率（注意：单位，有效数字位数） 3ff2. 计算空气中声速及相对误差。 （要求：先代入数据，再得结果。注意：单位，有效数字位数）理论值： 01273.5ttv共振干涉法i )m(iL)m(4iiiL01234567miL()波长 2声速 fv相对误差 %tE相位比较法i )m(iL )m(4iiiL01234567m()iL波长 2【实验题目】声速的测定 班级 姓名 学号 5 / 5声速 fv相对误差 %tE3.计算固体中声速及相对误差铝块中： = = )m(iLm1()iL s()it s1()it= Vs %E有机玻璃中： = = )(i 1()iL s()it s1()it= ms【思考题】在振幅法(共振干涉法)中，为什么要在波振幅为极大时进行测量？在相位法中，为什么要在李萨如图形呈直线时进行测量？【实验小结】
