声速测量2.pdf

实验报告姓名: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12是谐振频率）为f=。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，如下表：（n为出现波腹的次数）212n123456x/cmn789101112x/cm利用xx求得x如下表：（n为出现波腹的次数）n1nn1234567891011x/mm求得x的平均值和不确定度为111xx4.994mm11nn111(xx)2nu(x)n10.008mmA11(111)已知t=,k=，C=3,游标卡尺的0.02mmpp仪再根据U(tu)2(k/C)2得095pAp仪U(x)(2.260.008)2(1.960.02/3)20.028mm0.95从而求得x为x(4.9940.028)mmP=再由2xx2x得n1n24.9949.988mmU()2U(x)0.056mm0.950.95从而求得波长为(9.9880.056)mmP=已知f=，(f)50Hz仪再由vf得v35.20kHz9.988mm351.5m/sU()(f)U(v)v(0.95)2(仪)20.95f0.05650=351.5()2()22.0m/s9.98835.20103从而求得声速为v(351.52.0)m/sP=2．用相位比较法法测量波长和声速：缓缓移动S，依次记下每次李萨如图形呈现直线时S的位置，x、x，……，2212x，共12个值，如下表：（n为呈现直线的次数）12n123456x/cmn789101112x/cm利用xx求得x如下表：（n为呈现直线的次数）n1nn1234567891011x/mm求得x的平均值和不确定度为111xx5.000mm11nn111(xx)2nu(x)n10.012mmA11(111)已知t=,k=，C=3,游标卡尺的0.02mmpp仪再根据U(tu)2(k/C)2得0.95pAp仪U(x)(2.260.012)2(1.960.02/3)20.035mm0.95从而求得x为x(5.0000.035)mmP=再由2xx2x得n1n25.00010.000mmU()2U(x)0.070mm0.950.95从而求得波长为(10.0000.070)mmP=已知f=，(f)50Hz仪再由vf得v35.20kHz10.000mm352.0m/sU()(f)U(v)v(0.95)2(仪)20.95f0.07050=352.0()2()22.5m/s10.00035.20103从而求得声速为v(352.02.5)m/sP=t3.利用公式vv1计算声速t0273.15实验前的室温为T24.7C，实验后的室温为T24.8C。取始末TTt始末24.75C。已知v331.45m/s2024.75从而v331.451346.2m/s273.15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（1）干涉法：相对误差为100%1.5%346.2352.0346.2（2）相位比较法：相对误差为100%1.7%346.22.误差分析：（1）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12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，x(2n1)，但n并不确定，虽然可以通过方程计算出来，但调节时，f和4都在变，所以不可行。