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  情與義尚在 2017-11-29 04:44:17

  測(cè)量聲速Z簡(jiǎn)單、Z有效的方法之一是利用聲速v 、振動(dòng)頻率f和波長(zhǎng)λ之間的基本關(guān)系，即實(shí)驗(yàn)時(shí)用結(jié)構(gòu)相同的一對(duì)（發(fā)射器和接收器）超聲壓電陶瓷換能器，來(lái)作聲壓與電壓之間的轉(zhuǎn)換。利用示波器觀察超聲波的振幅和相位，用振幅法和相位法測(cè)定波長(zhǎng)，由示波器直接讀出頻率f。 (一)諧振頻率 超聲壓電陶瓷換能器是實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵部件，每對(duì)超聲壓電陶瓷換能器都有其固有的諧振頻率，當(dāng)換能器系統(tǒng)的工作頻率處于諧振狀態(tài)時(shí)，發(fā)射器發(fā)出的超聲波功率Z大，是Z佳工作狀態(tài)。 (二)振幅法 由發(fā)射器發(fā)出的聲波近似于平面波。經(jīng)接收器反射后，波將在壓電陶瓷換能器的兩端面間來(lái)回反射并且疊加。當(dāng)兩個(gè)換能器之間的距離等于半波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)發(fā)生共振，產(chǎn)生共振駐波現(xiàn)象，波幅達(dá)到極大。由縱波的性質(zhì)可以證明，振動(dòng)位移處于波節(jié)時(shí)，則聲壓是處于波腹。接收器端面近似為一波節(jié)，接收到的聲壓Z大，經(jīng)接收器轉(zhuǎn)換成的電信號(hào)也Z強(qiáng)。聲壓變化和接收器位置的關(guān)系可從實(shí)驗(yàn)中測(cè)出，當(dāng)接收器端面移動(dòng)到某個(gè)共振位置時(shí)，示波器上會(huì)出現(xiàn)Z強(qiáng)的電信號(hào)，如果繼續(xù)移動(dòng)接收器，將再次出現(xiàn)Z強(qiáng)的電信號(hào)，兩次共振位置之間的距離即為1/2λ 。 (三)相位法 波是振動(dòng)狀態(tài)的傳播，也可以說(shuō)是相位的傳播。沿傳播方向上的任何兩點(diǎn)，其振動(dòng)狀態(tài)相同，或者說(shuō)其相位差為2π的整數(shù)倍時(shí)兩點(diǎn)間的距離應(yīng)等于波長(zhǎng)λ的整數(shù)倍，利用這個(gè)公式可測(cè)量波長(zhǎng)。由于發(fā)射器發(fā)出的是近似于平面波的超聲波，當(dāng)接收器端面垂直于波的傳播方向時(shí)，其端面上各點(diǎn)都具有相同的相位。沿傳播方向移動(dòng)接收器時(shí)，總可以找到一個(gè)位置使得接收到的信號(hào)與發(fā)射的信號(hào)同相。移過(guò)的這段距離必然等于超聲波的波長(zhǎng)λ 。為了判斷相位差并且測(cè)定波長(zhǎng)，可以利用雙蹤示波器直接比較發(fā)射的信號(hào)和接收的信號(hào)，同時(shí)沿傳播方向移動(dòng)接收器尋找同相點(diǎn)。也可以利用利薩如圖形尋找同相時(shí)橢圓退化為斜直線的點(diǎn)。 如果你想得到空氣中的聲速 那可以用下面這個(gè)簡(jiǎn)單的方法： 為了測(cè)量聲音的速度你需要一個(gè)秒表和一個(gè)皮尺。量一個(gè)500米的距離，要盡可能量得準(zhǔn)確一點(diǎn)。你和你的同學(xué)分別站在兩端；你的同學(xué)兩手各拿一塊大石頭（或者鑼、鼓、或者干脆拍手--拍手的聲音太低如果對(duì)方聽(tīng)不到就不好辦了），你則拿一個(gè)馬表。當(dāng)你大叫“開始”時(shí)，你的同學(xué)要把石頭舉到頭頂，盡量大聲敲擊。?當(dāng)你一看到石頭撞在一起，就按下秒表。等到你聽(tīng)到石頭撞擊的音，就再按一下馬表讓秒表停下來(lái)。時(shí)間方面要記錄到十分之一秒。如果能多做幾次實(shí)驗(yàn)，算出時(shí)間的平均值是Z好的。?你只要用計(jì)算機(jī)把你和你同學(xué)的距離除以時(shí)間，就可以算出聲音的速度了。

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