声速的测定ppt课件.ppt
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1、声速的测定,主讲:王心华,Tel:13609342107,大学物理实验教学中心,声波是在弹性媒质中传播的一种机械波、纵波,其在媒质中的传播速度与媒质的特性及状态等因素有关。通过媒质中声速的测量,可以了解被测媒质的特性或状态变化,因而声速测量有非常广泛的应用,如无损检测、测距和定位、测气体温度的瞬间变化、测液体的流速、测材料的弹性模量等。,频率低于20Hz的声波称为次声波;频率在20Hz-20kHz的声波可以被人听到,称为可闻声波;频率在20kHz以上的声波称为超声波。,实验目的,1.学习测量超声波在空气中的传播速度的方法。2.加深对驻波和振动合成等理论知识的理解。3.了解压电换能器的功能和培养
2、综合使用仪器的能力。学会用逐差法处理实验数据。,实验原理,由波动理论可知,声速、声源的振动频率和声波波长间的关系为 v=f如果声波在媒质中 t 时间内传播的距离为 L,则声速为 v=L/t声速的大小与声波的频率无关,仅决定于媒质的性质,温度是影响空气中声速的主要因素。在温度为t时,干燥空气的声速为由于空气实际上并不是干燥的,总含有一些水蒸汽,经过对空气摩尔质量和比热比的修正,在温度为t 0C、相对湿度为 的空气中,声速为,Ps为t0C时空气的饱和蒸汽压,实验装置,实验方法,1共振干涉法,图中S1和S2,为压电陶瓷超声换能器,S1作为超声源(发射),低频信号发生器发出的正弦电压信号接到换能器后,
3、即能发出一平面声波。S2作为超声波的接收头,接收的声压转换成电信号后输入示波器观察,S2在接收超声波的同时还反射一部分超声波。,实验方法,由声源发出的平面波经前方垂直于x轴的刚性平面反射后,反射波与入射波发生干涉而形成驻波,即两列反向传播的同频率行波的叠加,设两列行波为:(复数表示),边界条件为,于是,解出待定常数A和B,就得驻波的表达式(取实部后),对于某一确定的l,满足sink(l-x)=1处,振幅最大,波腹,满足sink(l-x)=0处,振幅最小,波节,实验方法,在驻波场中,空气质点位移的图像不能直接观察到,而声压却可以通过仪器加以观测。声压是空气中由于声扰动而引起的超出静态大气压强的部
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