南京理工大学紫金学院
大学物理实验
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拓展性实验
用时差法测量空气中的声速
班级:计科(2)班
学号:090601223
姓名:黄 志 勇
时间: 2011.01.06
拓展性实验04 用时差法测量空气中的声速
1、实验名称
用时差法测量空气中的声速
2、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
3、仪器设备
1. ZKY-SS型声速测试仪 2.示波器
4、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υ=λ·f 或者υ=ΔL/Δt ,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)
5、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300——400mv左右(峰-峰值),使信号源计时器显示的时间差指读
书
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稳定。
(3)
记录
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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。
六、数据记录与处理
表格
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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|/Vs×100%=| 350.41-331.45 |/331.45×100%=5.72%
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。