实验八声速的测定声波是一种在弹性媒质中传播的纵波，频率在20-20KHZ之间的声波叫可听声波。低于20HZ的声波叫次声波。频率高于20KHZ叫超声波。因超声波具有方向性好，穿透本领大，在液体、固体中传播时，衰减很小等特性。因此，对气体、液体的浓度，固体材料弹性模量、气体温度瞬间变化进行分析和测定有着广泛的应用价值。本实验仪器主要测量超声波在空气中传播速度[实验目的]1、了解超声波的产生和接收原理，测量声波在空气、固体、液体中的传播速度2、加深对相应的概念和波的干涉，振动合成原理的解释
实验八 声速的测定 声波是一种在弹性媒质中传播的纵波，频率在20-20KHZ之间 的声波叫可听声波。低于20HZ的声波叫次声波。频率高于20KHZ 叫超声波。因超声波具有方向性好，穿透本领大，在液体、固体 中传播时，衰减很小等特性。因此，对气体、液体的浓度，固体 材料弹性模量、气体温度瞬间变化进行分析和测定有着广泛的应 用价值。本实验仪器主要测量超声波在空气中传播速度 [实验目的] 1、了解超声波的产生和接收原理，测量声波在空气、 固体、液体中的传播速度。 2、加深对相应的概念和波的干涉，振动合成原理的解 释
[仪器介绍]SV-DH声速测试仪为测量空气、液体、固体中声波传播速度的专用仪器，是振动与波、压电陶瓷应用、示波器应用和声纳技术应用的一个好实验。1、SV-DH声速测试仪是由声速测试仪和声速测试仪信号源二个部分组成，声速测试仪如图1所示。SV-DH声速测试仪中配对压电陶瓷换能器：谐振频率35.3kHz：可承受的连续电功率不小于15W。两换能器之间测试距离：50280mm（支架式）一皮管数显表头数显尺杆一数轮K施体进出通道换能器52浪能界S1测试槽堡螺杆图 1
[仪器介绍] ❖ SV-DH声速测试仪为测量空气、液体、固体中声波传播速度 的专用仪器，是振动与波、压电陶瓷应用、示波器应用和声 纳技术应用的一个好实验。 ❖ 1、SV-DH声速测试仪是由声速测试仪和声速测试仪信号源 二个部分组成，声速测试仪如图1所示。SV-DH声速测试仪 中,配对压电陶瓷换能器：谐振频率,35.3kHz；可承受的连续 电功率不小于15W。两换能器之间测试距离：50～ 280mm(支架式)
2.CHH型综合声速测试仪信号源功率信号源：频率范围：25kHz~45kHz：最大输出电压：18VP-P最大输出功率：5W：频率显示：5位LED数字显示：脉冲调制信号源信号频率：36.5kHz：脉冲宽度：200us：脉冲周期：8ms：计数定时器计数定时范围：1us~1s：分辨率：1us：空气和液体切换测量3、压电陶瓷换能器超声波的传播速度就是声波的传播速度，而超声波具有波长短，易于定向发射等优点，声速实验所采用的声波频率一般都在20-60kHz之间。在此频率范围，采用压电陶瓷换能器作为声波的发射器、接收器效果最佳。压电陶瓷换能器根据它的工作方式，分为纵向（振动）换能器、径向（振动）换能器及弯曲振动换能器。声速教学实验中所用的大多数采用纵向换能器正负电极片图2纵向换能器的结构简图辐射头后盖反射板压电陶瓷片圆 2
２．CHH型综合声速测试仪信号源 功率信号源：频率范围：25kHz～45kHz；最大输出电压：18VP-P 最大输出功率：5W；频率显示：5位LED数字显示；脉冲调制信号源信 号频率：36.5kHz；脉冲宽度：200μs；脉冲周期：8ms；计数定时器： 计数定时范围：1μs～1s；分辨率：1μs；空气和液体切换测量。 3、压电陶瓷换能器 超声波的传播速度就是声波的传播速度，而超声波具有波长短，易 于定向发射等优点，声速实验所采用的声波频率一般都在20-60kHz 之间。在此频率范围，采用压电陶瓷换能器作为声波的发射器、接收 器效果最佳。压电陶瓷换能器根据它的工作方式，分为纵向（振动） 换能器、径向（振动）换能器及弯曲振动换能器。声速教学实验中所 用的大多数采用纵向换能器。 图２纵向换能器的结构简图
TIME/DIVTRIGIN-A250120XOOVPAMAPOWER10SWPVARPOSITIONMODESOURCELEVELDATOPLEIPUOX10 MAGCHIOWCH20INTENSETYWAEPULENSBAOMAEHLESGANMDDEVOLTSDIVVOLTS/DIVATDOPOSITIONPOSITIONFOCUSAALMMERTDINTTRIGDINPUTINPUTXGVPANACAESVYUANLONGOSCILLOSCOPE V-252 20MHZ示波器示意图
示波器示意图
【原理声波的传播速度v与声波频率v和波长入的关系为：(1)V=2/因此，在实验中测出声速的频率和波长，即可求出声速。式中声源的频率就是低频信号发生器的输出频率。而声速的波长常用共振干涉法（驻波法）、相位比较法（行波法）和时差法来测量共振干涉法（驻波法）测量声速SV-DH声速测试仪如图1所示，S1作为声波发射器它由信号源供给频率为数于周的交流电信号，由逆压电效应发出一平面超声波：而S2则作为声波的接收器，正压电效应将接收到的声压转换成电信号，经过信号处理后，输入示波器。我们在示波器上可看到一组由声压信号产生的正弦波形。由于S2在接收声波的同时还能反射一部分超声波，接受的声波和发射的声波振幅虽有差异，但二者周期相同，且在同一线上沿相反方向传播二者在S1与S2区内产生了波的干涉，形成驻波波束1（S1端发射）J=Acos(ot-2元沿k正向向右传播，波束2（S2端发射）：y2=Acos(ot+2尚它们相交会时，叠加后的波形为波束3：，=2Acos(2元这男为壳波的角频率，t为经过的时间，x为两换能器之间的距离
[原理] 声波的传播速度ν与声波频率和波长 的关系为： . （1） 因此，在实验中测出声速的频率和波长，即可求出声速。式中声源的频率就是 低频信号发生器的输出频率。而声速的波长常用共振干涉法（驻波法）、相位比较 法（行波法）和时差法来测量。 = 一 、 共振干涉法（驻波法）测量声速 SV-DH声速测试仪如图1所示，S1作为声波发射器它由信号源供给频率为 数千周的交流电信号，由逆压电效应发出一平面超声波；而S2则作为声波的 接收器，正压电效应将接收到的声压转换成电信号，经过信号处理后，输入 示波器。我们在示波器上可看到一组由声压信号产生的正弦波形。由于S2在 接收声波的同时还能反射一部分超声波，接受的声波和发射的声波振幅虽有 差异，但二者周期相同，且在同一线上沿相反方向传播，二者在S1与S2区内 产生了波的干涉，形成驻波。 波束1（S1端发射）： ，沿ｘ正向向右传播，波束２ （S2端发射）： ,当它们相交会时，叠加后的 波形为波束３： 这里ω为声波的角频率，ｔ为经过的时间，x为两 换能器之间的距离。 y1 = Acos(t − 2x / y2 = Acos(t + 2x / y 2Acos(2x / )cost 3 =