声速测量 超声波.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,超声声速的测定,*,超声声速的测定,预习提要,实验要求与目的,实验装置,实验原理,实验内容,数据记录与处理,思考题,补充材料,压电换能器的工作原理,共振干涉法和相位比较法测声速的原理,示波器的调整与使用,逐差法处理数据的方法,设计待测量的数据记录表格,预 习 提 要,了解超声波产生和接收原理，学习测量空,气中声速的方法,熟悉示波器的使用,学习用逐差法进行数据处理,用共振干涉法和相位比较法测量空气中的,超声声速,实验要求与目的,超声声速测定仪,发射换能器,接收换能器,信号发生器,频率计,示波器,Y,S,2,S,1,共振干涉法实验装置,（相位比较法只需将信号发生器输出的信号加在示波器的,X,端）,实 验 装 置,共振干涉法（驻波法）,S,1,发射,S,2,反射,干涉而成驻波,L,L,p,波腹,波节,S,2,表面声压与其位置的关系,实 验 原 理,实 验 原 理,结论：每两个相临波腹（波节）间的距离为,相位比较法（行波法）,S,1,发射,S,2,反射,干涉而成驻波,L,：传播时间；,：角频率；,：相位差；,实 验 原 理,接,X,通道,接,Y,通道，移动,实 验 原 理,结论：每次出现重复图形,得到如下李萨如图形：,移动的距离为,按实验装置图接线，使发射头和接收头的端面尽量平行,共振频率，调整函数发生器的输出频率，使接收头输出的电信号幅度最大,共振干涉法测波长，记录示波器上波形相继出现10个极大值所对应的接收头的坐标,相位比较法测波长，记录示波器上图形相继出现10个相同李萨如图形时所对应的接收头的坐标,实 验 内 容,1.逐差法计算波长,，得到超声波传播速度,2.计算超声波在空气中传播速度的公认值,，求出两种测,量方法得到的,v,的相对误差,E,3.计算不确定度,数据记录与处理,1 逐差法处理数据的优点是什么？,2 为什么换能器要在谐振频率条件下进行声速测量？,3 如何用本实验中的方法测量声速在媒质（如液体和固体）中的传播速度？,思 考 题,思考题解答参考,1 逐差法处理数据的优点是充分利用测量数据，并对数据有取平均的效果。,2 当输入电信号的频率为谐振频率时，压电换能器产生机械谐振，此时产生的声波幅度最大；当外力的频率等于谐振频率时，压电换能器产生机械谐振，此时得到的电信号最强。,3 将压电换能器的发射端和接收端之间用该媒质填充，超声波在媒质中的传播使得媒质在波节和波腹处分布的稀疏不同，相当于一个光栅，再用一束激光照射，观察其衍射条纹分布，以测得超声波在媒质中传播的波长。,补充材料,1 压电换能器简介,有些物质在沿一定方向受到压力或拉力作用而发生形变时，其表面会产生电荷，去掉外力时又回到不带电状态，这种现象叫做压电效应；具有该效应的物质为压电材料；利用压电材料的压电效应制成的换能器叫做压电换能器。,示波器的调整（略）,3 示波器通道信号频率变化与李萨如图形,