用时差法测量空气中的声速-共3页.pdf

南京理工大学紫金学院 大学物理实验报告大学物理实验报告 拓展性实验拓展性实验 用时差法测量空气中的声速用时差法测量空气中的声速 班级：计科（班级：计科（2）班）班 学号：学号：090601223 姓名：黄姓名：黄 志志 勇勇 时间时间:2011.01.06 拓展性实验拓展性实验 04 用时差法测量空气中的声速用时差法测量空气中的声速 一、一、实验名称实验名称 用时差法测量空气中的声速 二、二、实验目的实验目的 1了解压电换能器的工作原理及功能 2.复习并熟练掌握示波器的使用 3学习用时差法测定声音在空气中的传播速度 4.复习用逐差法处理数据 三、三、仪器设备仪器设备 1.ZKY-SS 型声速测试仪 2.示波器 四、四、实验原理实验原理 声波在媒质中传播的速度决定于媒质的密度、弹性模量、温度、压强等。连续波经脉冲调制后由发射换能器发射至被测介质中，声波在介质中传播，经过 t 时间后，到达L 距离处的接收换能器。本实验在常温常压下根据波长、频率和声速的关系=f 或者=L/t，测量声波在空气中的传播速度 T=273.15k，Vs=331.45m/s （发射与接收波形左）（声速测量仪图右）t接 收 换 能 器 波 形固定超声波发射头可移动超声波接收头底座标尺 刻度 鼓轮 五、五、实验步骤实验步骤 (1)连接好电路，打开信号源和示波器的电源。(2)将 S1 和 S2 之间的距离调到一定距离（50mm），将连续波频率调离换能器谐振点，将面板上“测试方法“设置到脉冲波方式，在调节接收增益，使示波器上显示的接受波信号幅度在 300400mv 左右（峰-峰值），使信号源计时器显示的时间差指读书稳定。(3)记录此时的距离 Li（由数显尺读出）和显示的时间 ti（由声速测定仪信号源时间显示窗口直接读出）。移动 S2，如果计时器读数有跳字，则微调接受增益（距离增大时，顺时针调节；距离减小时，逆时针调节），使计时器读数连续准确变化。记录下这时的距离值 Li+1 和显示的时间 ti+1.测量 10 个点，要求 Li 与 Li+1 尽量保持等距离。)/()(11iiiiittLLv 六、数据记录与处理六、数据记录与处理 表格 04 时差法测空气中的声速 温度 t=13.0 f=37.627kHz 次数 1 2 3 4 5 6 标尺读数/mm Li 80.00 100.00 120.00 140.00 160.00 180.00 时间/us 344.00 401.10 458.30 515.20 572.40 629.50 7 8 9 10 11 12 13 14 200.00 220.00 240.00 260.00 686.40 743.70 800.80 857.60 组别 1 2 3 4 5 声速Vi/m/s 350.21 349.13 351.42 349.73 350.32 平均声速 V/m/s 350.41 6 7 8 9 10 11 351.53 349.12 350.41 352.10 温度 T=(t+273.15)K=286.15 K 平均速度V=350.41 m/s Vs=331.45 m/s E=V-Vs/Vs100%=|350.41-331.45|/331.45100%=5.72%七、讨论七、讨论 测量 L 必须沿同一方向缓慢地转动位置调节鼓轮,不能反转，如反转，则必须重新测量,必须等示数稳定后再记录。