《近代物理实验》课程教学课件（讲稿）实验18-示波器原理与使用（声速测量）

声速测量 孙玉萍 2017年5月

声速测量 孙玉萍 2017年5月

《声速测量》 实验目的及意义

实验目的及意义 《声速测量》

实验义 山本实验主要测量超声波在空气中的传播速度。 U超声波是指频率高于20kHz的声波，超声波在定位、 测距等方面有着广泛的应用。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 在短距离较精确的测出声速

u 本实验主要测量超声波在空气中的传播速度。 u 超声波是指频率高于20kHz的声波，超声波在定位、 测距等方面有着广泛的应用。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 在短距离较精确的测出声速。 实验意义

实验目的 1、了解声速测量的应用和发展 2、学习用驻波共振法和行波相位比较法测量 超声波在空气中的传播速度 了、加深对相位概念和振动合成理论的解释

实验目的 1、了解声速测量的应用和发展 2、学习用驻波共振法和行波相位比较法测量 超声波在空气中的传播速度 3、加深对相位概念和振动合成理论的解释

《声速测量》 实验仪器

实验仪器 《声速测量》

实验仪器 声速测量仪 5014030120f01009080706050403020100 G回TSTEK ■■■■■■■L 。D 函数信号发生器 J43BA 食 双通道示波器

声速测量仪 函数信号发生器 双通道示波器 实验仪器

奥验仪器 山声速测量仪用来作声压与电压之间的转换， 以及波长的测量。 U函数信号发生器用来产生超声波； U示波器用来观察超声波的振幅、相位和频率

u 声速测量仪用来作声压与电压之间的转换， 以及波长的测量。 u 函数信号发生器用来产生超声波； u 示波器用来观察超声波的振幅、相位和频率。 实验仪器

声速测量仪 压电陶瓷 换能器 读数部分 7厚甲甲 1501401301201101009080706050403020100 手轮 底在

声速测量仪 读数部分 压电陶瓷 换能器 手轮 底座

压电陶瓷换能器工作原理 正负电极片 时 接地电极0 0 接信号电极 后盖反射板 接信号源 压电陶瓷片 辐射头 正压电效应：当压电村料受到与极化方向一致的应力的作用而 变形时，其内部就产生极化现象，在极化方向上产生一定的电场强度 E,且具有线性关系：当力方向改变时，电荷的极性也随着改变；当 外力去掉后，它又重新恢复不带电时的状态。 声压→电在 逆压电效应：当在压电村料的极化方向施加与极化方向一致的外加 电压U,这些材料会产生伸缩形变S,且与U有线性关系：S=dU;若施加 交变电场，则介质因形变而振动。 电在→声在

压电陶瓷换能器工作原理 正压电效应：当压电材料受到与极化方向一致的应力T的作用而 变形时，其内部就产生极化现象，在极化方向上产生一定的电场强度 E，且具有线性关系：当力方向改变时，电荷的极性也随着改变；当 外力去掉后，它又重新恢复不带电时的状态。 逆压电效应：当在压电材料的极化方向施加与极化方向一致的外加 电压U，这些材料会产生伸缩形变S，且与U有线性关系：S=dU；若施加 交变电场，则介质因形变而振动。 声压 电压 电压 声压

压电陶瓷换能器工作原理 7甲 1501401301201101009080706050403020100 实验所使用的压电陶瓷换能器，一个是用来产生机械振 动并在空气中激发出超声波；另一个用来接收振动，同时在 电输出端产生相应的电信号。压电系统有一谐振频率，系统 工作在谐振频率时，产生机械谐振，此时得到的电信号最强

实验所使用的压电陶瓷换能器，一个是用来产生机械振 动并在空气中激发出超声波；另一个用来接收振动，同时在 电输出端产生相应的电信号。压电系统有一谐振频率，系统 工作在谐振频率时，产生机械谐振，此时得到的电信号最强。 压电陶瓷换能器工作原理