超声测速.ppt

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1、超声测速超声测速超声测速：实验目的；实验原理；操作方法。一、实验目的一、实验目的1.用超声驻波法测量声速；2.验证声速与空气的比热容比的关系。二、实验原理1.超声波的产生和接收发射和接收超声波的器件：压电陶瓷。压电陶瓷具有正压电效应和逆压电效应。在发射压电陶瓷上加交变电压，则产生纵向机械振动，产生超声波（逆压电效应）.接收压电陶瓷接收到超声波后，产生电信号。（正压电效应）.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 声速测量仪简图压电陶瓷有一个谐振频率f0（如40KHz）当输入电信号的频率等于谐振频率f0时，压电陶瓷产生振动或信号最大。超声波单色性好，方向性强，波长较短，故用超声波

2、作声源，声速测量精确度较高。2.声速原理 V=f 声源振动频率f：直接由函数发生器读出.声波波长：驻波振幅极值法和相位比较法测量.（1）驻波共振法测波长f信=fS1谐，使S2接收的信号最强。S1发射面与S2接收面相互平行，入射波与反射波在S1、S2之间的区域内相遇产生叠加。当S1和S2之间的距离L满足下式：L=n/2（n=1、2.）时，形成驻波。y地x信号发生器地声速测量仪S1S2l产生驻波时，由于S2的端面是刚性面，反射波将有半波损失，所以S2处为质点位移驻波的波节（Y=2Asin(2x/)sint.若x=0,则y=0).但是，接收器S2 由于压电效应，测到的是声压驻波，S2处为声压驻波的波

3、腹，输出电压信号最大。（Pdy/dx=4A/cos(2x/)sint.若x=0,则y最大。如右图所示，相邻两个声压极大值的距离为/2。测出两相邻声压极大值之间的距离即可确定波长。L 声压驻波分布声压（2）相位测波长通过比较入射波在声源S1处和接收器S2处的相位来测定声速。（李萨育图法）.入射波通过空气介质传播到接收器S2时，相位落后=2 L/，当L=n（n=1、2）时，=2n，波在S1、S2同相；而当l=(n-1/2)时，=(2n-1)，波在S1、S2相位相反，由此测量波长。y地x信号发生器地声 速测 量仪S1S2L相位差与李萨如图=5/4=2=3/2=7/4=3/4=0=/2=/43.空气中声速理论计算空气中声速理论计算 声波在理想气体中的传播过程，可以认为是绝热过程.若同时考虑大气压和空气中水蒸气的影响，声速可表示为：式中，00C时的声速V0=331.45 m/s。P为大气压；PW为空气中水蒸汽的分压强，它等于测量温度（t）下水蒸汽的饱和蒸汽压e乘以相对湿度H，即 PW=e H。三.注意事项1.压电晶体是圆环形薄片，在操作过程中，换能器S1与S2不能相碰，以免损坏。2.读数鼓轮使用时要防止回程误差。测量时要缓慢、向同一方向转动读数鼓轮，中途不应改变读数鼓轮的转动方向，否则，鼓轮与其螺杆不同步转动，会做成回程误差。