用时差法测量空气中的声速

南京理工大学紫金学院 大学物理实验 拓展性实验 用时差法测量空气中的声速 班级：计科（2）班 学号：090601223 姓名：黄 志 勇 时间: 2011.01.06 拓展性实验04  用时差法测量空气中的声速 1、实验名称 用时差法测量空气中的声速 2、实验目的 1．了解压电换能器的工作原理及功能 2. 复习并熟练掌握示波器的使用 3．学习用时差法测定声音在空气中的传播速度 4.  复习用逐差法处理数据 3、仪器设备 1. ZKY-SS型声速测试仪 2.示波器  4、实验原理 声波在媒质中传播的速度决定于媒质的密度、弹性模量、温度、压强等。连续波经脉冲调制后由发射换能器发射至被测介质中，声波在介质中传播，经过t时间后，到达L距离处的接收换能器。本实验在常温常压下根据波长、频率和声速的关系υ=λ·f 或者υ=ΔL/Δt ，测量声波在空气中的传播速度 T=273.15k ，Vs=331.45m/s （发射与接收波形左） （声速测量仪图右） 5、实验步骤 (1)连接好电路，打开信号源和示波器的电源。 (2)将S1和S2之间的距离调到一定距离（50mm），将连续波频率调离换能器谐振点，将面板上“测试“设置到脉冲波方式，在调节接收增益，使示波器上显示的接受波信号幅度在300——400mv左右（峰-峰值），使信号源计时器显示的时间差指读书稳定。 (3)记录此时的距离Li（由数显尺读出）和显示的时间ti（由声速测定仪信号源时间显示窗口直接读出）。移动S2，如果计时器读数有跳字，则微调接受增益（距离增大时，顺时针调节；距离减小时，逆时针调节），使计时器读数连续准确变化。记录下这时的距离值Li+1和显示的时间ti+1.测量10个点，要求Li与Li+1尽量保持等距离。 六、数据记录与处理 格04  时差法测空气中的声速 温度t= 13.0    ℃      f=37.627kHz 次数 1 2 3 4 5 6 标尺读数/mm Li 80.00 100.00 120.00 140.00 160.00 180.00 时间/us 344.00 401.10 458.30 515.20 572.40 629.50               7 8 9 10 11 12 13 14 200.00 220.00 240.00 260.00         686.40 743.70 800.80 857.60                         组别 1 2 3 4 5 声速Vi/ m/s 350.21 349.13 351.42 349.73 350.32 平均声速V/ m/s 350.41             6 7 8 9 10 11 351.53 349.12 350.41 352.10                   温度T=(t+273.15)K=  286.15    K 平均速度V = 350.41 m/s Vs=  331.45  m/s E=｜V-Vs｜/Vs×100%=| 350.41-331.45 |/331.45×100%=5.72% 七、讨论 测量L必须沿同一方向缓慢地转动位置调节鼓轮,不能反转，如反转，则必须重新测量,必须等示数稳定后再记录。