聲速的測定
尋找到超聲波的頻率(就是換能器的***振頻率)後,只要測量到信號的波長就可以求得聲速。我們采用駐波法和相位比較法來測量信號波長:
(1)駐波法
信號發生器產生的信號通過超聲速測定儀後,會在兩個換能器件之間產生駐波。改變換能器之間的距離(移動右邊的換能器)時,在接收端(把聲信號轉為電信號的換能器)的信號振幅會相應改變。當換能器之間的距離為信號波長的壹半時,接受端信號振幅為最大值。
實驗中調節示波器的垂直方式選擇開關,觸發源選擇開關,內觸發源選擇開關,Auto-Norm-X-Y開關,使屏幕上顯示出接受端信號,圖見前面“調整儀器”中“示波器的使用與調整”部分。然後,壹邊移動右邊換能器,壹邊觀察示波器上的信號幅度。
當信號幅度為最大值時,通過放大的遊標卡尺讀出此時換能器間的距離。兩個相鄰的信號幅度最大時換能器間的距離差就是波長的壹半。這樣就知道了聲波的波長,從信號發生器讀出信號的頻率,這樣根據計算聲速的公式就可以計算出聲速了。
(2)相位比較法
由於兩個換能器間有距離,這樣在兩個換能器處的信號有壹相位差。當換能器間距離改變壹個波長時,相位差改變2pi。
實驗中調節示波器的垂直方式選擇開關,觸發源選擇開關,內觸發源選擇開關,Auto-Norm-X-Y開關,使屏幕上顯示出兩個換能器端信號產生的李撒如圖(見圖4李撒如圖像)。然後,壹邊移動右邊換能器,壹邊觀察示波器上的李撒如圖。
當觀察到兩個信號的相位差改變2pi時,通過放大的遊標卡尺讀出此時換能器間的距離。通過遊標卡尺可以得到聲波的波長,從信號發生器讀出信號的頻率,這樣根據計算聲速的公式就可以計算出聲速了。