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焦点热门:声速测量原理简述_声速测量
来源: 互联网      时间:2023-04-25 18:15:21

1、测量声速最简单、最有效的方法之一是利用声速v 、振动频率f和波长λ之间的基本关系,即实验时用结构相同的一对(发射器和接收器)超声压电陶瓷换能器,来作声压与电压之间的转换。


(相关资料图)

2、利用示波器观察超声波的振幅和相位,用振幅法和相位法测定波长,由示波器直接读出频率f。

3、谐振频率:超声压电陶瓷换能器是实验的关键部件,每对超声压电陶瓷换能器都有其固有的谐振频率,当换能器系统的工作频率处于谐振状态时,发射器发出的超声波功率最大,是最佳工作状态。

4、声学中的基本量在声学中,或描述一声源及其产生的声场的特性,或在某些声学现象、效应中起主导作用的一些量,为声学中的基本量。

5、表1所列为这些基本量及其相互关系。

6、在前四个量中,声强是最容易测量的,而且可以量得很准确,另三个量又能由声强导出,因此,过去一直误认为只有声强才是声学中的基本量。

7、以上内容参考:百度百科-声学测量声速测量的方法 一、传统方法 方法1:一个声音产生后,并不会立刻传到你的耳朵,通常要经过一段时间。

8、例如:如果你参加一个运动会,坐在离鸣枪的人有一段距离的地方,你会先看到枪冒烟,后听到枪声。

9、这是因为光行进的速度非常快,而声音的速度就慢得多。

10、所以你会立刻看到枪冒烟,但声音要过一会儿之后才会听到。

11、于是早期测量声音的速度是利用枪来做实验。

12、帮忙的人要拿着枪在一个量好的距离外,另一个人就拿着马表站在原点。

13、在看到信号之后,帮忙的人就对空鸣枪。

14、在原点的人一看到枪的火花和烟时,就把马表按下来;而当他听到枪声时,就再按一次马表让马表停下来。

15、看到火花和听到枪声之间的时间,就是声音行经这一段量好距离所需的时间。

16、就能算出声音的速度。

17、根据这一原理你不妨在今后的校运动会的时候试验一下(利用百米赛跑就可以了)。

18、为了测量声音的速度你需要一个马表和一个皮尺。

19、量一个500公尺的距离,要尽可能量得准确一点。

20、你和你的同学分别站在两端;你的同学两手各拿一块大石头,你则拿一个马表。

21、当你大叫“开始”时,你的同学要把石头举到头顶,尽量大声敲击。

22、当你一看到石头撞在一起,就按下马表。

23、等到你听到石头撞击的音,就再按一下马表让马表停下来。

24、时间方面要记录到十分之一秒。

25、如果能多做几次实验,算出时间的平均值是最好的。

26、你只要用计算机把你和你同学的距离除以时间,就可以算出声音的速度了。

27、 方法2:测量声音的速度还有一种利用回音来测量的方法:所谓回声,就是声音在传播的过程中碰到高大的障碍物被反射了回来,那么我们就可以根据这样的原理,站在离高墙较远的地方(事先测出你到高墙的距离)大声地喊一下,在你喊的同时按下秒表,当你听到自己的回声再按一下秒表,这样一来,你的喊声从你那儿到高墙打了一个来回,你只要把上面说的你跟高墙的距离除以测得的时间的一半,这声音的速度也就出来了(这里要注意的是因为人能分辨出自己的回声的时间间隔要超过0.1秒,声音有传播速度是340米每秒,所以你与墙的距离,至少不得少于17米才行,而且中间还不能有障碍物)。

28、 二、现代大学实验室中测量方法 测量声速最简单、最有效的方法之一是利用声速v 、振动频率f和波长λ之间的基本关系,即实验时用结构相同的一对(发射器和接收器)超声压电陶瓷换能器,来作声压与电压之间的转换。

29、利用示波器观察超声波的振幅和相位,用振幅法和相位法测定波长,由示波器直接读出频率f。

30、 方法1::共振干涉法 由发射器发出的声波近似于平面波。

31、经接收器反射后,波将在压电陶瓷换能器的两端面间来回反射并且叠加。

32、当两个换能器之间的距离等于半波长的整数倍时发生共振,产生共振驻波现象,波幅达到极大。

33、由纵波的性质可以证明,振动位移处于波节时,则声压是处于波腹。

34、接收器端面近似为一波节,接收到的声压最大,经接收器转换成的电信号也最强。

35、声压变化和接收器位置的关系可从实验中测出,当接收器端面移动到某个共振位置时,示波器上会出现最强的电信号,如果继续移动接收器,将再次出现最强的电信号,两次共振位置之间的距离即为1/2λ 。

36、 方法2:相位比较法 波是振动状态的传播,也可以说是相位的传播。

37、沿传播方向上的任何两点,其振动状态相同,或者说其相位差为2π的整数倍时两点间的距离应等于波长λ的整数倍,利用这个公式可测量波长。

38、由于发射器发出的是近似于平面波的超声波,当接收器端面垂直于波的传播方向时,其端面上各点都具有相同的相位。

39、沿传播方向移动接收器时,总可以找到一个位置使得接收到的信号与发射的信号同相。

40、移过的这段距离必然等于超声波的波长λ 。

41、为了判断相位差并且测定波长,可以利用双踪示波器直接比较发射的信号和接收的信号,同时沿传播方向移动接收器寻找同相点。

42、也可以利用利萨如图形寻找同相时椭圆退化为斜直线的点。

43、 方法3:时差法 即用比传统方法更精确的仪器测出声波传播一定距离所用的时间,然后根据公式V=L/t即可测出声速。

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