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09-07
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实验目的：
1)探究影响声速的因素，超声波产生和接收的原理。
2)学习、掌握空气中声速的测量方法3)了解、实践液体、固体中的声速测量方法。4)三种声速测量方法作初步的比较研究。
实验仪器:
1)超声波发射器2)超声波探测器3)平移与位置显示部件。4)信号发生器：5)示波器
实验原理：1)空气中：
a.在理想气体中声波的传播速度为
v88
(式中8088cp
cV
(1)
称为质量热容比，也称比热[容]比，它是气体的质
量定压热容cp与质量定容热容cV的比值;M是气体的摩尔质量，T是绝对温度，R=8.314472(11.710-6)Jmol-1K-1为摩尔气体常量。)
标准干燥空气的平均摩尔质量为Mst=28.9668710-3kg/molb.在标准状态下(T088273.15
K,p88101.388kpa)，干燥空气中的声速
为v0=331.5m/s。在室温t℃下，干燥空气中的声速为
v88v0
(2)
(T0=273.15K)
c.然而实际空气总会有一些水蒸气。当空气中的相对湿度为r时，若气温为t℃时饱和蒸气压为pS，则水汽分压为rps。经过对空气平均摩尔质量M和质量热容比80的修正，在温度为t、相对湿度为r的空气中，声速为
(在北京大气压可近似取p84101kpa;相对湿度r可从干湿温度计上读出。温度t℃时的饱和水汽压ps可用lgps8810.28682
d.式(3)的计算结果与实际的超声声速真值可能有一定偏差。
引起偏差的原因有：~状态参量的测量误差~理想气体理论公式的近似性
实验方法：
A.脉冲法：利用声波传播时间与传播距离计算声速
实验中用脉冲法测量，具体测量从脉冲声源(声发射器)到声探测器
之间的传播时间tSD和距离lSD，进而算出声速v(实验中声源与探测器之间基本是同一被测煤质)
lSD
v88t
SD
B.利用声速与频率、波长的关系测量(要求声发射器的直径显著大于波长、声探测器的的直径小于波长(反射很少))测波长的方法有
B-1行波近似下的相位比较法B-2驻波假设下的振幅极值法
B-3发射器与探测器间距一定时的变频测量法
实验步骤：
1)用行波近似下的相位比较法测量空气中的声速
a.正确接线将信号发生器的输出连接到声速仪的超声发射器信号的输入端的T型三通接头上，三通的另一个借口用导线连到示波器的一个输入端。声速仪的探测信号输出端连接到示波器的另一输入端上b.选定频率当探测器距离发射器约100mm...
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(一)驻波法测声速
实验连线图示1(驻波法)
(1) 了解测试仪的基本结构，调节两个换能器的间距5cm左右。 (2) 初始化示波器面板获得扫描线。
(3) 按图示1正确连线，将示波器的扫描灵敏度与通道1垂直灵敏度旋钮分别调至适当档位，缓慢顺时针方向转动换能器平移鼓轮至驻波波腹位置(示波器显示波形幅值最大)。
(4) 依次调节信号源的频率粗、细调旋钮，同时观察示波器显示波形幅值变化情况，幅值最大时所对应的频率即为谐振频率f，将f数值记录于(表一)。
(5) 逆时针方向转动换能器平移鼓轮至两换能器端面距离约5厘米左右，确定所选第一个波腹的位置并初始化数显读数标尺。
(6) 缓慢顺时针方向转动换能器平移鼓轮至驻波波腹(节)位置(示波器显示波形幅值最大)并记录相应的数显标尺读数于(表一)。
(7) 重复步骤7连续记录14个波腹(节)的位置读数并记录于(表一)。
(8) 实时记录环境温度与SV8输出电压幅值V。 (二)相位法测声速
(1) 保持驻波法连线不变，另用一根电缆线连接信号源的发射波形接口与示波器通道2输入端口。
(2) 调节示波器扫描旋钮至正交档，逆时针方向转动换能器平移鼓轮观察不同相位差时的李萨如图形(斜线、椭圆、圆)。当两换能器端面距离约5厘米时停止转动。
(3) 缓慢顺时针方向转动换能器平移鼓轮，当示波器显示一正(反)斜线时停止转动换能器平移鼓轮并初始化数显读数标尺。
(4) 缓慢顺时针方向转动换能器平移鼓轮，当示波器显示一反(正)斜线时停止转动换能器平移鼓轮并将此时的数显标尺读数记录于(表二)。
(5) 重复步骤4记录14个反(正)斜线波形的位置读数并记录于(表二)。
(6) 实时记录环境温度与SV8输出电压幅值V。
(7) 结束实验归整仪器。
五 原始数据记录表(此表要求学生课前完成并绘于预习报告中)
表一 驻波法测量声波传播速度记录表
表二 相位法测量声波传播速度记录表(正反斜线法)
实验目的：
1)探究影响声速的因素，超声波产生和接收的原理。
2)学习、掌握空气中声速的测量方法3)了解、实践液体、固体中的声速测量方法。4)三种声速测量方法作初步的比较研究。
实验仪器:
1)超声波发射器2)超声波探测器3)平移与位置显示部件。4)信号发生器：5)示波器
实验原理：1)空气中：
a.在理想气体中声波的传播速度为
v88
(式中8088cp
cV
(1)
称为质量热容比，也称比热[容]比，它是气体的质
量定压热容cp与质量定容热容cV的比值...
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