声速测量实验报告
实验名称：声速测量
二实验目
1解声速测量原理
2掌握示波器信号发生器方法
3掌握逐差法处理数
三实验仪器
示波器信号发生器声速测量仪
四实验原理
弹性介质中频率20Hz20kHz振动激起机械波称声波高20kHz称超声波超声波频率范围间超声波传播速度声波传播速度超声波具波长短易定发射等优点超声波段进行声速测量较方便
波动理知波速波长频率关系：知道频率波长求出波速实验通低频信号发生器控制换器信号发生器输出频率声波频率声波波长驻波法（振干涉法）行波法（相位较法）测量
图1：超声波测声速实验装置图 图2： 压电陶瓷换器结构示意图
压电陶瓷换器（变压器）利极化压电体压电效应实现电压输出输入部分正弦电压信号驱动通逆压电效应产生振动振动波通输入输出部分机械耦合输出部分输出部分通正压电效应产生电荷实现压电体电机械电两次变换压电变压器谐振频率获高输出电压电磁变压器相具体积质量轻功率密度高效率高耐击穿耐高温怕燃烧电磁干扰电磁噪声结构简单便制作易批量生产某领域成电磁变压器理想代元件等优点类变压器开关转换器笔记电脑氖灯驱动器等
1驻波法测波长
声源发出面波前方面反射入射波发射波叠加波动方程分：
叠加合成波：求解
点振幅称波腹应位置：
点振幅称波节应位置：
测相邻两波腹（波节）位置波长
2相位较法测波长
换器发出超声波达接收器时刻处波相位差：中l波长x间距离)x改变波长时相位差改变利李萨图形测超声波波长
图3：相位差应李萨图型示例
五实验容
1调整仪器系统处佳工作状态换器振频率约35KHz
2驻波法（振干涉法）测波长声速
3相位较法测波长声速
注意事项
1确保换器端面行
2信号发生器输出信号频率压电换器谐振频率保持致
六数处理
学生姓名姚佳俊
学号201831010818
指导老师张怀作
实验时间2020年 5 月 2 日
专业年级：石油工程2018级
1选择合适超声波频率
信号发生器输出信号频率（Hz） 365000
2利驻波法测量波长声速
表1 利驻波法测量波长数表格
容
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
移动磁鼓位置（增加）Xn(mm)
5118
5586
6042
6522
6962
7432
7902
8368
8834
9292
移动磁鼓位置（减）Xn＇(mm)
5120
5588
6044
6524
6964
7434
7904
8370
8836
9294
均值AvgXn(mm)
5119
5587
6043
6523
6963
7433
7903
8369
8835
9293
利逐差法进行数处理：
表2 利逐差法处理数表格
1
2
3
4
5
2314
2316
2326
2312
233
声波波长： 92784 （）
声速： 33866 （）
3相位较法测波长声速
表3 利相位较法测量波长数表格
容
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
移动磁鼓位置（增加）Xn(mm)
5062
5548
6032
6504
6982
7462
7944
8420
8900
9386
移动磁鼓位置（减）Xn＇(mm)
5064
5550
6034
6506
6984
7464
7946
8422
8902
9388
均值AvgXn(mm)
5063
5549
6033
6505
6983
7463
7945
8421
8901
24
利逐差法进行数处理：
表4 利逐差法处理数表格
1
2
3
4
5
2400
2396
2388
2396
2404
声波波长： 95872 （）
声速： 34993 （）
计算相误差：里取空气温度理声速约
声速测量值： 344295 （）
相测量误差： 0260629
七思考题
2015年11月26日中午成天空传三声巨响全市听传种猜测没面爆炸迹象传言说时试飞歼20战斗机请解释现象
飞机突破音障时发出音爆物体接音速时会股强阻力物体产生强烈震荡速度衰减现象俗称音障突破音障时物体身空气压缩法迅速传播逐渐物体迎风面积累终形成激波面激波面声学量高度集中量传耳朵里时会感受短暂极强烈爆炸声称音爆
八实验总结
通位老师努力认真完成次实验解声速测量相关知识时运驻波法相位较法
九：实验原始数
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实验名称：声速测量
二实验目
1解声速测量原理
2掌握示波器信号发生器方法
3掌握逐差法处理数
三实验仪器
示波器信号发生器声速测量仪
四实验原理
弹性介质中频率20Hz20kHz振动激起机械波称声波高20kHz称超声波超声波频率范围间超声波传播速度声波传播速度超声波具波长短易定发射等优点超声波段进行声速测量较方便
波动理知波速波长频率关系：知道频率波长求出波速实验通低频信号发生器控制换器信号发生器输出频率声波频率声波波长驻波法（振干涉法）行波法（相位较法）测量
图1：超声波测声速实验装置图 图2： 压电陶瓷换器结构示意图
压电陶瓷换器（变压器）利极化压电体压电效应实现电压输出输入部分正弦电压信号驱动通逆压电效应产生振动振动波通输入输出部分机械耦合输出部分输出部分通正压电效应产生电荷实现压电体电机械电两次变换压电变压器谐振频率获高输出电压电磁变压器相具体积质量轻功率密度高效率高耐击穿耐高温怕燃烧电磁干扰电磁噪声结构简单便制作易批量生产某领域成电磁变压器理想代元件等优点类变压器开关转换器笔记电脑氖灯驱动器等
1驻波法测波长
声源发出面波前方面反射入射波发射波叠加波动方程分：
叠加合成波：求解
点振幅称波腹应位置：
点振幅称波节应位置：
测相邻两波腹（波节）位置波长
2相位较法测波长
换器发出超声波达接收器时刻处波相位差：中l波长x间距离)x改变波长时相位差改变利李萨图形测超声波波长
图3：相位差应李萨图型示例
五实验容
1调整仪器系统处佳工作状态换器振频率约35KHz
2驻波法（振干涉法）测波长声速
3相位较法测波长声速
注意事项
1确保换器端面行
2信号发生器输出信号频率压电换器谐振频率保持致
六数处理
学生姓名姚佳俊
学号201831010818
指导老师张怀作
实验时间2020年 5 月 2 日
专业年级：石油工程2018级
1选择合适超声波频率
信号发生器输出信号频率（Hz） 365000
2利驻波法测量波长声速
表1 利驻波法测量波长数表格
容
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
移动磁鼓位置（增加）Xn(mm)
5118
5586
6042
6522
6962
7432
7902
8368
8834
9292
移动磁鼓位置（减）Xn＇(mm)
5120
5588
6044
6524
6964
7434
7904
8370
8836
9294
均值AvgXn(mm)
5119
5587
6043
6523
6963
7433
7903
8369
8835
9293
利逐差法进行数处理：
表2 利逐差法处理数表格
1
2
3
4
5
2314
2316
2326
2312
233
声波波长： 92784 （）
声速： 33866 （）
3相位较法测波长声速
表3 利相位较法测量波长数表格
容
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
移动磁鼓位置（增加）Xn(mm)
5062
5548
6032
6504
6982
7462
7944
8420
8900
9386
移动磁鼓位置（减）Xn＇(mm)
5064
5550
6034
6506
6984
7464
7946
8422
8902
9388
均值AvgXn(mm)
5063
5549
6033
6505
6983
7463
7945
8421
8901
24
利逐差法进行数处理：
表4 利逐差法处理数表格
1
2
3
4
5
2400
2396
2388
2396
2404
声波波长： 95872 （）
声速： 34993 （）
计算相误差：里取空气温度理声速约
声速测量值： 344295 （）
相测量误差： 0260629
七思考题
2015年11月26日中午成天空传三声巨响全市听传种猜测没面爆炸迹象传言说时试飞歼20战斗机请解释现象
飞机突破音障时发出音爆物体接音速时会股强阻力物体产生强烈震荡速度衰减现象俗称音障突破音障时物体身空气压缩法迅速传播逐渐物体迎风面积累终形成激波面激波面声学量高度集中量传耳朵里时会感受短暂极强烈爆炸声称音爆
八实验总结
通位老师努力认真完成次实验解声速测量相关知识时运驻波法相位较法
九：实验原始数
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