《大学物理实验》课程教学课件（PPT讲稿）声速测量

大学物理实验声速测量声波是一种在弹性媒质中传播的纵波，声速是描述声波在媒质中传播特性一个基本物理量，超声波的频率范围在2*104一108Hz，由于波长短易于定向发射，在超声波段进行声速测量比较方便。超声波速对于超声波测距、定位、测流速、材料弹性模量等都有重要意义

大学物理实验 声速测量 声波是一种在弹性媒质中传播的纵波，声速是描述声波在 媒质中传播特性一个基本物理量。 超声波的频率范围在2*104—108Hz，由于波长短易于定 向发射，在超声波段进行声速测量比较方便。 超声波速对于超声波测距、定位、测流速、材料弹性模量 等都有重要意义

大学物理实验声速测量声速测量方法简介直接法（脉冲法）v=s/t测出传播距离s和所需时间即可间接法（频率一波长法）（v= fa需测出频率f和波长入2

WHUT 大学物理实验 声速测量 2 声速测量方法简介 一． 直接法（脉冲法） 测出传播距离s和所需时间t即可 二． 间接法（频率—波长法） 需测出频率f和波长λ v = s/ t v = f

声速测量大学物理实验实验目的掌握用不同方法测定声速的原理和技术：；进一步熟悉示波器和信号源的使用方法了解发射和接收超声波的原理和方法：四.加深对纵波波动和波的于涉的理解BBREB3

WHUT 大学物理实验 声速测量 3 实验目的 一． 掌握用不同方法测定声速的原理和技术 ； 二． 进一步熟悉示波器和信号源的使用方法； 三． 了解发射和接收超声波的原理和方法； 四． 加深对纵波波动和波的干涉的理解

声速测量实验原理超声波的产生和接收压电效应和逆压电效应压电效应：外力作用一一内部电极化表面带电逆压电效应：交变电场一一机械变形压电陶瓷换能器1.有固有谐振频率f。（本实验35kHz一39kHz）2.输入电信号频率接近f.换能器产生机械谐振；波源f=f。时，振幅最大3.接收外部强迫力频率=f.转换电信号最强

WHUT 声速测量 实验原理 4 超声波的产生和接收 一． 压电效应和逆压电效应 压电效应：外力作用——内部电极化表面带电 逆压电效应：交变电场——机械变形 二. 压电陶瓷换能器 1. 有固有谐振频率f0 （本实验35kHz—39kHz） 2. 输入电信号频率接近f0换能器产生机械谐振； f= f0 时，振幅最大 波源 3. 外部强迫力频率= f0 转换电信号最强 接收

声速测量实验原理超声波的产生与接收系统数显游标尺商示波器信号友生器CHICH2功率输出QOf=fo5

WHUT 声速测量 实验原理 5 超声波的产生与接收系统 f=f0

声速测量实验原理测声速的实验方法v= fa根据公式共振干涉法相位比较法由信号源读出（谐振频率）6

WHUT 声速测量 实验原理 6 测声速的实验方法 根据公式 由信号源读出 （谐振频率） v = f 共振干涉法 相位比较法

声速测量实验原理共振干涉法测波长接收端发射端S2S1Ox-2接收面相邻声压极大值间隔L=4.0声压曲线特点：3.53.01.相邻极大间隔是N22.5Pa2.极大：幅值随距离增大下降2.01.53.极大：尖锐。1.00.532341607891a

WHUT 声速测量 实验原理 7 共振干涉法测波长 接收面相邻声压极大值间隔L= S1 S2 声压曲线特点： 1.相邻极大间隔是λ/2 2.极大 ：幅值随距离增大下降 3.极大：尖锐。 2 

声速测量实验原理相位比较法测波长将同频率正弦信号垂直合成，不同相位差的李莎育图：3元元2元2相位相差元波程相差2/2推导通过示波器观察S1和S2垂直合成的李莎育图形移动S2,相邻直线对应的距离即为半波长8

WHUT 声速测量 实验原理 8 相位比较法测波长 将同频率正弦信号垂直合成，不同相位差的李莎育图： 相位差改变，椭圆形状改变 相位相差 π 波程相差 λ/2 通过示波器观察S1和S2垂直合成的李莎育图形， 移动S2，相邻直线对应的距离即为半波长。 推导

实验内容确定谐振频率确定谐振频率调信号源频率，使S2信号幅度最大，频率调好后不再改变！按下CH2弹起（TIME）LA3YW发射端信号接收端信号波形幅度在屏幕内尽量大接入CH1接入CH2

WHUT 一． 确定谐振频率 调信号源频率，使S2信号幅度最大，频率调好后 不再改变！ 实验内容——确定谐振频率 1. 按下CH2 弹起（TIME） 接收端信号 接入CH2 波形幅度在屏幕内 尽量大 发射端信号 接入CH1

声速测量实验内容实验内容一信号源使用方法技HZDHIR州8.8.8.8.8调频率，观察示波器接收信号，1.观察箭头指使幅度最大。示位置，先设置幅度，再设置频率。SG1692P数字合成功率信号发生器珞-耳果H清福7100000料4.设置完毕，数值设置R按“触发”面齿医电压编3.频率从高数2.电压输出位向低数位调(34V)10

WHUT 声速测量 实验内容 10 实验内容—信号源使用方法 1. 函数发生器使用方法 2.电压输出 （3—4V） 4.设置完毕， 按“触发” 调频率，观察示 波器接收信号， 使幅度最大。 1.观察箭头指 示位置，先设 置幅度，再设 置频率。 3.频率从高数 位向低数位调 数值设置