声速和空气绝热系数的测定.ppt

1、声速和空气绝热系数的测量，北京印刷学院大学物理实验室，实验目的1。掌握超声波声速-绝热系数测试仪的原理和特点；2学会用超声波声速-绝热系数测试仪测量声速和空气绝热系数。实验原理1。实验仪器和实验原理图超声波声速-绝热系数测试仪由功率信号发生器、超声波声速测试仪(包括激励换能器(功能：将电信号转换为声信号)和接收换能器(功能：将声信号转换为电信号)以及示波器组成。实验原理2声速测量采用干涉法和相位法计算波长，当空气温度为t时，声速为。(1)，其中f是声波的频率。空气温度为t时的声速也可以通过以下公式计算，空气中0时的声速为331毫秒。3 (3)空气绝热系数的测量：声波在理想气体中的传播可视为绝热

2、过程，其传播速度可表示为(3)，其中r为气体常数，分子量，t为气体温度。比热容比或绝热系数。由(3)可知，(绝热系数)可以通过测量气体在一定温度下的声速而得到。根据经典理论，单原子气体=1.67，双原子气体=1.40，空气是各种气体的混合物，其中99.9%以上是双原子气体氮和氧，所以它大约等于1.40.声波波长的测量方法1:干涉法用于测量声源发出的平面波被前方平面反射，入射波和反射波叠加。它们的波动方程如下：叠加后，合成波所在各点的振幅为：最大，称为波腹，对应位置为：(n=0，1)、(4)根据纵波的性质和驻波理论，可以看出，当接收面根据振动位移处于波节时，根据声压(不同于振动位移)处于波腹，

3、接收到的声压相应达到最大值，接收到的电信号最强(见北京大学张维和等编物理学第一卷P408412，1985)； 褚泽汉主编声波测井P42 - 55。石油工业出版社，1993)。图2声压变化与接收器位置的关系当接收器移动时，示波器显示的信号幅度将从最大值开始逐渐减小，然后增大，相邻次达到最大值的距离为2。如何实现波长测量？观察示波器的波形变化-判断接收器移动的波长数；记录接收器行驶的距离。图2声压变化与接收器位置的关系，声波波长测量方法2相位比较法(李萨如图法)示波器的X轴和Y轴输入波的相位差：(6)因为L改变波长，相位差改变。超声波的波长可以用李萨如图来测量。相位差与李萨如图：(见图3)的关系：

4、当移动接收换能器时，会发现不仅椭圆的振幅会随着发射和接收的距离l而改变，而且椭圆的相位也会改变。图3相位差图(1)利用该图找出椭圆在同相(=0)或反相(=)时退化为右斜直线或左斜直线(其优点是可以最清晰、准确地判断直线的相位差)。(2)调整接收器的位置，注意屏幕上出现的椭圆相位(如=0或=)，继续移动接收换能器，直到椭圆或直线的相位完全重复上述椭圆或直线的相位。此时，移动距离仅为一个波长(当两个换能器之间的距离L改变一个波长时，相位改变2)。图3相位差图，为了使测量值更准确，可以移动N个波长。例如，当接收换能器移动12个波长时，声波的波长为、(7)、(8)，温度t下的声速为。总结：我的关键学生

5、实验内容用超声波声速-绝热系数测试仪测量声速(1)根据实验原理图，将激励换能器连接到功率信号发生器的正弦波输出端，将接收换能器连接到波导的Y轴，调节信号发生器的频率f，使激励换能器处于谐振状态，这时示波器接收到的信号达到最大值，待信号源稳定工作10分钟左右后即可开始实验。(2)调整激励换能器和接收换能器平面之间的距离L，使两个换能器平面之间的空气形成驻波，示波器产生共振现象，记录示波器显示的连续20个最大值的信号幅度，并用微分法处理数据。测量波长并计算声速。测量结果如下：(3)根据公式(3)，可以计算出绝热系数；(2)声速可以用相位比较法(李萨如图法)计算；(1)在干扰实验的基础上，信号源同时连接到示波器的X轴上，示波器使用外部扫描，示波器将显示一个椭圆或一条直线。当接收换能器移动时，将发现不仅椭圆的振幅随着发射和接收的距离l而改变，而且椭圆的相位也改变。(2)在同相(=0)或反相(=0)时，找出椭圆退化为向右或向左倾斜的直线，调整接收机的位置，注意