1声速的测量

实验一声速的测量声波是在弹性媒质中传播的一种机械波，由于其振动方向与传播方向一致，故声波是纵波.振动频率在20Hz~20kHz的声波可以被人们听到，称为可闻声波：频率超过20KHz的声波称为超声波。对于声波特性的测量（如频率、波速、波长、声压衰减和相位等）是声学应用技术中的一个重要内容，特别是声波波速（简称声速）的测量，在声波定位、探伤、测距等应用中具有重要的意义，【实验目的】1.学会用共振干涉法、相位比较法以及时差法测量介质中的声速：2.学会用逐差法进行数据处理：3.了解声速与介质参数的关系【实验原理】由于超声波具有波长短，易于定向发射、易被反射等优点.在超声波段进行声速测量的优点还在于超声波的波长短，可以在短距离较精确地测出声速.超声波的发射和接收一般通过电磁振动与机械振动的相互转换来实现，最常见的方法是利用压电效应和磁致伸缩效应来实现的.本实验采用的是压电陶瓷制成的换能器（探头），这种压电陶瓷可以在机械振动与交流电压之间双向换能。声波的传播速度与其频率和波长的关系为v=元f(1)由(1)式可知，测得声波的频率和波长，就可得到声速.同样，传播速度亦可用v=L/t(2)表示，若测得声波传播所经过的距离L和传播时间七，也可获得声速，1.共振干涉法实验装置如图1所示，图中S1和S2为压电晶体换能器，S1作为声波源，它被低频信号发生器输出的交流电信号激励后，由于逆压电效应发生受迫振动，并向空气中定向发出一近似的平面声波：S2为超声波接收器，声波传至它的接收面上时，再被反射.当S1和S2的表面互相平行时，声波就在两个平面间来回反射，当两个平面间距L为半波长的整倍数，即L=nn=0,1,2,…(3)21