一般说来,温度越高,声速越快,实验测量结果表明,超声波在10~35℃的纯净水中的传播速度随着温度的升高而升高。
声波透射法检桩时,判断声测管是否倾斜可以通过观察声速-深度曲线。如果声测管发生倾斜,那么在声速-深度曲线中,与该管相关的两个剖面曲线可能会出现明显的倾斜和偏移。此时,可以使用投影法求出斜管的大致倾斜方向,并通过最小二乘法拟合出管在空间上的直线方程,从而根据方程对管距进行修正。
经过将原来的模型变形为ln(tt-c)=lntt0-bx,实际上是Y=MX+B的线性公式,我们就可以应用最小二乘法对总体数据进行拟合。同时,为了验证转换常数的引入对于具体曲线拟合的影响,我们标志出了两条拟合曲线,一条是未采用转换常数的拟合曲线,一条是采用了最佳转换常数(根据误差统计曲线确定)的拟合曲线。
超声波声速的测定实验结果是发声距离93m。实验原理:声波的传播速度v与声波频率和波长之间的关系为。所以只要测出声波的频率和波长,就可以求出声速。其中声波频率可由产生声波的电信号发生器的振荡频率读出,波长则可用共振法和相位比较法进行测量。
在发射换能器与接收换能器之间有可能不是严格的驻波场;调节超声波的谐振频率时出现误差;示波器上判断极大值的位置不准确也会引入人为的和仪器的误差。在发射换能器与接收换能器之间有可能不是严格的驻波场。
经计算可得波长的测量结果 = , Δ(3)计算按前两种方法测量的v和 ,以及Δv和Δ ,并写出实验结果v±Δv和v Δv。(4)按理论值公式(空气中): = v0 算出理论值vS,(式中v0=3345m/s为T0=2715K时的声速,T= t+2715K )。
经计算可得波长的测量结果 = ,Δ (3)计算按前两种方法测量的v和 ,以及Δv和Δ ,并写出实验结果v±Δv和vΔv。(4)按理论值公式(空气中):= v0 算出理论值vS,(式中v0=3345m/s为T0=2715K时的声速,T= t+2715K )。
超声波声速测定实验中的误差的主要原因为:在发射换能器与接收换能器之间不是严格的驻波场;发射的有可能为球面波;用接收换能器做反射面也会使误差增大;调节超声波的谐振频率也会是误差增大;判断最大值的位置不准确。
测量声速最简单、最有效的方法之一是利用声速v 、振动频率f和波长λ之间的基本关系,即实验时用结构相同的一对(发射器和接收器)超声压电陶瓷换能器,来作声压与电压之间的转换。利用示波器观察超声波的振幅和相位,用振幅法和相位法测定波长,由示波器直接读出频率f。
声速的测定如下:实验方法-在高墙前或山谷中唱歌或叫喊时,往往可以听到回声,而且在早晨时回声最清晰响亮,因此本实验最好在早晨进行。首先选择好合适的实验场所,例如一堵高墙,高墙的前面平坦空旷。实验者站在离高墙的距离为R处,按照均匀的时间间隔T敲打梆子。
声速的测量简单最、最有效的方法之一是利用声速v 、振动频率f和波长λ之间的基本关系,即实验时用结构相同的一对(发射器和接收器)超声压电陶瓷换能器,来作声压与电压之间的转换。利用示波器观察超声波的振幅和相位,用振幅法和相位法测定波长,由示波器直接读出频率f。
将测试方法设置到脉冲波方式,选择合适的脉冲发射强度。
驻波法 信号发生器产生的信号通过超声速测定仪后,会在两个换能器件之间产生驻波。改变换能器之间的距离(移动右边的换能器)时,在接收端(把声信号转为电信号的换能器)的信号振幅会相应改变。当换能器之间的距离为信号波长的一半时,接受端信号振幅为最大值。
了解超声波的发射和接收方法。加深对振动合成、波动干涉等原理知识的理解。掌握用驻波法和相位法测量声速。掌握正确使用示波器观测波形振幅和相位变化的测量方法。掌握使用逐差法处理实验数据的方法。
声速的测定实验原理是由于超声波具有波长短,易于定向发射、易被反射等优点。在超声波段进行声速测量的优点还在于超声波的波长短,可以在短距离较精确的测出声速。超声波的发射与接收一般通过电磁振动与机械振动的相互转换来实现,最常 见的方法就是利用压电效应与磁致伸缩效应来实现的。
实验原理 由波动理论可知,波速与波长、频率有如下关系:只要知道频率和波长就可以求出波速。本实验通过低频信号发生器控制换能器,信号发生器的输出频率就是声波频率。声波的波长用驻波法(共振干涉法)和行波法(相位比较法)测量。下图是超声波测声速实验装置图。
超声声速测定仪读数公式:V=fx入,计算声速。超声声速测定仪读数公式:V=fx入,计算声速,用驻波法(或共振千涉法)测声速。超声波测速适合作流动物质中含有较多杂质的流体的流速测量,超声多谱勒法只是其中一种 ,还有频差法和时差法等等。
超声波声速测定实验中的误差的主要原因为:在发射换能器与接收换能器之间不是严格的驻波场;发射的有可能为球面波;用接收换能器做反射面也会使误差增大;调节超声波的谐振频率也会是误差增大;判断最大值的位置不准确。
声速测定逐差法公式:λi=2/Xn-1-Xn/。逐差法是针对自变量等量变化,因变量也做等量变化时,所测得有序数据等间隔相减后取其逐差平均值得到的结果。其优点是充分利用了测量数据,具有对数据取平均的效果,可及时发现差错或数据的分布规律,及时纠正或及时总结数据规律。
时差法的本质就是根据公式V=L/t即可测出声速。具体如下 按图所示进行接线,这时示波器的YY2通道分别用于观察发射和接收波形。为了避免连续波可能带来的干扰,可以将连续波频率调离换能器谐振点。将测试方法设置到脉冲波方式,选择合适的脉冲发射强度。
利用相位比较法测量声速。信号发生器输出频率处于谐振频率;示波器Y轴工作方式选择开关可以置于任意位置,“拉Y1(X)”旋钮拉出。
直接法:通过实验测量声音通过空气的传播时间和距离来计算声速。共振法:在一个管道中产生共鸣,测量共振频率,通过波长和频率计算声速。天文法:通过观测大气中传播声音的时间差来计算声速,例如观测闪电和雷声的时间差。梅克尔法:利用圆柱的共振频率和声速之间的关系来测量声速。
测量声速最简单、最有效的方法之一是利用声速v 、振动频率f和波长λ之间的基本关系,即实验时用结构相同的一对(发射器和接收器)超声压电陶瓷换能器,来作声压与电压之间的转换。利用示波器观察超声波的振幅和相位,用振幅法和相位法测定波长,由示波器直接读出频率f。
超声波的发射与接收一般通过电磁振动与机械振动的相互转换来实现,最常 见的方法就是利用压电效应与磁致伸缩效应来实现的。本实验采用的就是压电陶瓷制 成的换能器(探头),这种压电陶瓷可以在机械振动与交流电压之间双向换能。
声速测量的方法 传统方法 方法1:一个声音产生后,并不会立刻传到你的耳朵,通常要经过一段时间。例如:如果你参加一个运动会,坐在离鸣枪的人有一段距离的地方,你会先看到枪冒烟,后听到枪声。这是因为光行进的速度非常快,而声音的速度就慢得多。