对不同物质中声速传播快慢的研究
高中历史知识点-
对不同物质中声速传播快慢的
研究
对不同物质中声速传播快慢的研究
实验者：
#####
同组实验者：
#####
浙江海洋学院
指导老师
#####
班级：
#####
学号：
######
班级：
#####
学号：
######
摘要：
本
实验采用“相位比较法”和“时差法”来进行数据处理。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、
t5
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。
1
引言：
声波是一种在弹性媒质中传播的纵波。对超声波（频率超过
2×10
4
Hz
的声波）传播
< br>速度的测量在超声波测距、
测量气体温度瞬间变化等方面具有重大意义。
超声波在媒质中
的传播速度与媒质的特性及状态因素有关。
因而通过媒质中声速的测定，
可以了解媒质的
特性或
状态变化。
2
设计方法或设计原理
2.1
理论依据
由波动理论得知，声波的传播速度
v
与声波频率
关键词：
声速
声速仪
相位比较法
时差法
超声波
介质
f
和波长
之间的关系为
v
f
。所以只要测出声波的频率和波长，就可以求出声速。其中声波频率可由产生声
波的电信
号发生器的振荡频率读出，波长则可用相位比较法进行测量。
相位比较法可以利用李萨如图形来判断相位差。当输入示波器的是两个频率严格一
致的信号，则李萨如图一般情况下是稳定的椭圆。当两个信号的位相差由
0
变为
π
时，
李萨如图由斜率为正的直线变为斜率为负的直线，
S2
的位置改变半波长。当
△φ
0→π
△L= λ/2
。
时差法是将脉冲调制信号加到发射换能器上，声波在介质中传播，经时间
t
之后，到达
距离
L
处的接受换能器，由声速测试仪信号源时间显示窗口直接读出时间
t
，则可以用公
式求出声波在介质中传播的速度：
v=L/t
。
2.2
实验方法
实验仪器与器件：
ＳＶ５型胜诉测量组合仪，
ＧＯＳ－６０２１型双踪示波器，
电缆线三
条
,
水，铜棒，
胶木棒。
时差法连接图
SV5
型专用
相位法测量连接图
S
V5
型专用
发
接
S
1
S
2
波
波
测
试
仪
发
接
C
1
（
X
CH
2
示
S
1
发
射
接收
测
试
仪
发
接
示
CH1(
CH2
相位比较法测量波长
：
按相位比较法图连接好电路，
发射端
S1
接信号发生器
CH1
，
接收端
S2
接至示波器通道
1
（
CH1
）。再从信号发生器
< br>CH2
接示波器通道
2
（
CH2
），信
号源自动工作在“连续波”方式
；信号源的“声速传播介质”键设置在“空气”或“液
体”位置。调整谐振频率，是谐振
频率约在
37KHZ
左右。示波器将显示由
CH1
和
CH2
正旋信号的合成李萨如图形。
摇动声速测试仪手柄，
由近及远使
S2
缓慢移动，
逐个记下
示波器上相继出现利萨
如图形为斜线时的
S2
的位置
L1
、
L2
、…、
L1
0
，填入数据表，记
下实验室的温度，采用逐差法处理数据从而
计算出速度
V
。
时差法测量波长：
按时差法连接图连
接好电路，
SV5
的
S1
接接线盒的发射，
S2
接接
线盒的接收，接受波形接示波器的
CHI(Y1)
。信号源自动
工作在“脉冲波”方式；信号源
的“声速传播介质”键设置在“固体”位置。
记下显示的时间。
根据
v=L/t
计算出速度
V
。
3
实验结果与分析
3.1
实验数据与处理
表
A
：空气
中的声速：
温度：
t=17.0
±
0.5
0
C
谐振频率：
f
37344
H
Z
1
2
3
4
5
6
7
8
2
3
3
13
1
8
22
4.
9.
7.
1.
6.
x
mm
.5
.1
.7
35
05
5
9
5
8
6
4
4
0
7
x
x
x
mm
23
22
22
22
23
x
22.96
.0
.8
.9
.9
.0
0 mm
1
5
9
5
0
测量次数（
< br>i
）
i
i
i
5
i
9
10
41
45
.1
.7
1
4
x<
/p>
0.
067
mm
x
(
mm<
/p>
)
2
5
V
f
(
m
)
S
9.
0.
2
mm
5
18
02
4
7
34
f
1.<
/p>
3.
（
m/s
）
1
0
x
V
9.184
±
0
.027mm
V
343.0
±
1.1m/s
-2.6%
V
S
V
0
T
m
(
)
S<
/p>
T
0
352.08
E
V
V
V
S
%
V<
/p>
S
表
B
：水中的声速：
温度：
t=
15.0
±
0.5
0
C
谐振频率：
f
36553
H
Z
测量次数（
i
）
x
i
mm
1
2
3
4
5
1
4
66
84
0
2
3.
5.
.5
.8
5.
10
4
0
1
2
0
1
6
1
2
6.
8
2
7
1
4
7.
1
9
8
1
6
4.
2
8
9
10
18
20
4.
2.
85
93