声速测量2

声速测量2 实验 姓名:骆涛 学号:PB06210288 系别:0611 座号:2 实验题目:声速的测量 实验目的:了解超声波的产生发射和接收方法，用干涉法和相位法测量声速 实验内容: 在S、S之间选择示波器上的讯号幅度最大处为起点，记下此时的频率(正21 是谐振频率)为f=35.20kHz。 1(用干涉法测量波长和声速: 缓缓移动S，依次记下每次讯号幅度最大时S的位置(波腹的位置)x、221x，……，x，共12个值，如下:(n为出现波腹的次数) 212 n 1 2 3 4 5 6 x/cm 11.730 12.220 12.730 13.220 13.734 14.236 n 7 8 9 10 11 12 x/cm 14.730 15.240 15.740 16.226 16.720 17.222 x,x利用求得如下表:(n为出现波腹的次数) ,xn，1n n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 4.92 5.10 4.90 5.14 5.02 4.94 5.10 5.00 4.86 4.94 5.02 /mm ,x 求得的平均值和不确定度为 ,x 111,x,,x, 4.994mm ,n11n,1 11 (,x,,x)2,nn,1 u(,x),,0.008mmA11(11,1) tk3已知=2.26, =1.96，C=, 游标卡尺的 ,,0.02mmpp仪 22U,(tu)，(k,/C)再根据得 pAp095仪 22U(,x),(2.26，0.008)，(1.96，0.02/3),0.028mm 0.95 从而求得为 ,x ,x,(4.994,0.028)mm P=0.95 再由得 ,,2x,x,2,xn，1n ,,2，4.994,9.988mm U(,),2，U(,x),0.056mm 0.950.95 从而求得波长为 ,,(9.988,0.056)mm P=0.95 已知f=35.20kHz， ,(f),50Hz仪 ,f,得 再由v v,35.20kHz，9.988mm,351.5m/s 1 (f),,U()仪220.95 U(v)v()(),，0.95,f 0.0565022351.5，()，(),2.0m/s = 39.98835.20，10 从而求得声速为 P=0.95 v,(351.5,2.0)m/s 2(用相位比较法法测量波长和声速: ，依次记下每次李萨如图形呈现直线时的位置，、，……，缓缓移动SSxx2212x，共12个值，如下表:(n为呈现直线的次数) 12 n 1 2 3 4 5 6 12.180 12.670 13.182 13.672 14.178 14.680 x/cm n 7 8 9 10 11 12 15.184 15.670 16.190 16.668 17.180 17.680 x/cm x,x利用求得如下表:(n为呈现直线的次数) ,xn，1n n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 4.90 5.12 4.90 5.06 5.02 5.04 4.86 5.20 4.78 5.12 5.00 /mm ,x 求得的平均值和不确定度为 ,x 111,x,,x,5.000mm ,n11n,1 11 (,x,,x)2,nn,1 u(,x),,0.012mmA11(11,1) tk3已知=2.26, =1.96，C=, 游标卡尺的 ,,0.02mmpp仪 22U,(tu)，(k,/C)再根据得 pAp0.95仪 22U(,x),(2.26，0.012)，(1.96，0.02/3),0.035mm 0.95 从而求得为 ,x ,x,(5.000,0.035)mm P=0.95 再由得 ,,2x,x,2,xn，1n ,,2，5.000,10.000mm U(,),2，U(,x),0.070mm 0.950.95 从而求得波长为 ,,(10.000,0.070)mm P=0.95 已知f=35.20kHz， ,(f),50Hz仪 ,f, 再由v得 v,35.20kHz，10.000mm,352.0m/s (f),,U()仪220.95 U(v)v()(),，0.95,f 0.0705022352.0，()，(),2.5m/s = 310.00035.20，10 2 从而求得声速为 P=0.95 v,(352.0,2.5)m/s tv,v，13.利用公式计算声速 t0273.15 ::，实验后的室温为。取 实验前的室温为T,24.7CT,24.8C始末 T，T始末:v,331.45m/st,,24.75C。已知 02 24.75v,331.45，1，,346.2m/s 从而 273.15 实验分析: 1. 将用干涉法与相位比较法计算的结果和利用公式计算的结果比较: 351.5,346.2，100%,1.5%(1) 干涉法:相对误差为 346.2 352.0,346.2，100%,1.7%(2) 相位比较法:相对误差为 346.2 2. 误差分析: SS(1) 在、之间选择示波器上的讯号幅度最大处为起点，记下此时的频21 率(正是谐振频率)时，不易确定幅度最大处，从而造成谐振频率并 不是真实值; (2) 在干涉法的实验中，确定波腹时，也难以确定幅度在什么时候达到最 大，造成x的误差; (3) 在相位比较法的实验中，李萨如图形并不会呈现绝对的直线，而是两 段曲线近似重合，难以判断对应的x值; (4) 在实验过程中，由于电源不稳定，造成信号发生器的频率一直在减小; (5) 实际中，空气中的水蒸气和其他杂物的影响不能忽略。 思考题: 1. 固定两换能器的距离改变频率，以求声速，是否可行, 不可行。因为固定两换能器的距离不变时，调节频率达到谐振时， ,(21)，但n并不确定，虽然可以通过方程计算出来，但调节时，f和x,n，4 都在变，所以不可行。 , 3