最新对不同物质中声速传播快慢的研究
未了情简谱-
对
不
同
物
质
中
声
速
传
播
快
慢
的
研
究
< br>
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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
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
< br>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
。
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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<
/p>
公式求出声波在介质中传播的速度：
v=L/t
< br>。
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
S
1
发射
接
收
SV5
型专
S
1
S
2
波
发
接
波
测试仪
示
发
接
C
1
（
X
CH
2
相位法测量连接图
测试仪
示
发
接
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
CH2
接示波器通
道
2
（
CH2
），
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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
< br>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
、…、
L10
，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
测量次数（
i
）
1
4.35
2
9.0
5
3
4
5
6
27.
54
7
8
9
41.1
1
7 mm
10
45.7
4
< br>x
i
mm
13.5
18.1
22.7
8
6
4
31.
36.
90
57
x
i
x
i
5
x
i
mm
23.0
1
22.
< br>22.9
22.9
23.0
<
/p>
x
22.960
85
9
5
0
mm
0.02
< br>2
x
mm
7
5
V
f
x
0.06
x
(
mm
)
V
f
< br>
(
m
)
S
2
5
9
.18
4
343.
0
9.184
±
0.027mm
V
343.0
±
1.1m/s
（
m/s
）
352.08
E
V
1.1
V
V
S
%
V
S
V
S
V
0
T
m
(
< br>)
S
T
0
-2.6%
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