空气中声速的测定实验数据

篇一：空气中声速的测定

实验3-12 空气中声速的测定

一、画出实验原理图

二、测量公式及式中各量的物理意义

三、预习自测题

1．超声波是指频率 kHz的声波。

2．本实验用两个压电元件作换能器，一个换能器由高频电信号激振而产生，另一个作为接收器将高频变化的声压转换为 。

3．两个换能器相对放置且端面平行时，在它们间形成驻波，当接收器位于驻波场中的 处时声压最大，此时示波器显示的幅值 。

4．实验中，为了使发射换能器谐振，要调节信号源的输出频率，判断其谐振与否的标志为（1） ；（2） 。

5．相位法测声速时，将发射器与接收器的正弦信号分别输入示波器的x轴与y轴，两个信号的合成在屏幕上形成李萨如图。当接收器移动时，图象将作周期性变化，每改变一个

周期，换能器移动的距离为，相位改变 。 四、原始数据记录与处理

1．驻波法实验数据

频率f = （Hz） 室温t = （℃）

对测量量L，其平均值的

5

1

A类不确定度SL?1.14(Li?)2? ?5(5?1)i?1

B类不确定度u?

?

? C

2

则不确定度 uL?SL?u2?

这样 ??

22

? u??uL? 55

则V

?f?? uV?fu??

速度V的完整表示为

当温度为t时，空气中声速 Vt?V0?

t

?

273.15

则实验测量值

实验序号：28 试验时间：2011·11·8 班级：

实验题目：声速测定 实验室： 姓名： 学号： 成绩： 指导教师 【实验目的】

1．了解压电换能器的功能，加深对驻波及振动合成等理论知识的理解。 2．学习用共振干涉法、相位比较法和时差法测定超声波的传播速度。

3．通过用时差法对多种介质的测量，了解声纳技术的原理及其重要的实用意义。

【实验原理】

在波动过程中波速V、波长?和频率f之间存在着下列关系：V?f??，实验中可通过测定声波的波长?和频率f来求得声速V。常用的方法有共振干涉法与相位比较法。

声波传播的距离L与传播的时间t存在下列关系：L?V?t ，只要测出L和t就可测出声波传播的速度V，这就是时差法测量声速的原理。 1．共振干涉法（驻波法）测量声速的原理：

当二束幅度相同，方向相反的声波相交时，产生干涉现象，出现驻波。对于波束1：时，叠加后的波形成波束3：F3?2A?cos?2??X/???cos? t，这里?为声波的角频率，t为经过的时间，X为经过的距离。由此可见，叠加后的声波幅度，随距离按

F1?A?cos(? t?2??X/?)、波束2：F2?A?cos?? t?2??X/??，当它们相交会

cos?2??X/??变化。如图28

实验3-3声速的测定

【引言】

声波是在弹性媒质中传播的一种机械波、纵波。频率小于20 Hz的声波为次声波，频率在20 Hz～20 kHz的为可闻声波，大于20 kHz为超声波。声波在媒质中的传播速度与媒质的特性及状态等因素有关。 通过媒质中声速的测量， 可以了解被测媒质的特性或状态变化，因而声速测量有非常广泛的应用，如无损检测、测距和定位、测气体温度的瞬间变化、测液体的流速、测材料的弹性模量等。本实验是利用压电换能器技术来测量超声波在空气中的速度。

【实验目的】

1. 了解超声波产生和接受的原理，加深对相位概念的理解； 2. 学会测量空气中声速的方法；

3. 了解声波在空气中传播速度与气体状态参量的关系； 4. 学会用逐差法处理实验数据。

【实验仪器】

信号发生器 示波器 声速测量仪

【实验原理】

机械波的产生有两个条件:首先要有作机械振动的物体（波源），其次要有能够传播这种机械振动的介质，只有通过介质质点的相互作用，才能够使机械振动由近及远地在介质中向外传播。发声器是波源，空气是传播声波的介质。故声波是一种在弹性介质中传播的机械纵波。声速是声波在介质中的传播速度。如果声波在时间t内传播的距离为s，则声速为

v?st

由于声波在

液体中超声波声速的测定

人耳能听到的声波，其频率在16Hz到20kHz范围内。超过20Hz的机械波称为超声波。光通过受超声波扰动的介质时会发生衍射现象，这种现象称为声光效应。利用声光效应测量超声波在液体中传播速度是声光学领域具有代表性的实验。 一、

实验目的

1． 了解超声波的产生方法及超声光栅的原理 2． 测定超声波在液体中的传播速度 二、

实验仪器

分光计，超声光栅盒，钠光灯，数字频率计，高频振荡器。 三、

实验原理

将某些材料（如石英、铌酸锂或锆钛酸铅陶瓷等）的晶体沿一定方向切割成晶片，在其表面上加以交流电压，在交变电场作用下，晶片会产生与外加电压频率相同的机械振动，这种特性称为晶体的反压电效应。把具有反压电效应的晶片置于液体介质中，当晶片上加的交变电压频率等于晶片的固有频率时，晶片的振动会向周围介质传播出去，就得到了最强的超声波。

超声波在液体介质中以纵波的形式传播，其声压使液体分子呈现疏密相同的周期性分布，形成所谓疏密波， 如图1a)所示。由于折射率与密度有关，因此液体的折射率也呈周性变化。若用N0表示介质的平均折射率，t时刻折射率的空间分布为

N?y,t??N0??Ncos??st?Ksy?

式中ΔN是折射率的变化幅度；

液体中超声波声速的测定

人耳能听到的声波，其频率在16Hz到20kHz范围内。超过20Hz的机械波称为超声波。光通过受超声波扰动的介质时会发生衍射现象，这种现象称为声光效应。利用声光效应测量超声波在液体中传播速度是声光学领域具有代表性的实验。 一、

实验目的

1． 了解超声波的产生方法及超声光栅的原理 2． 测定超声波在液体中的传播速度 二、

实验仪器

分光计，超声光栅盒，钠光灯，数字频率计，高频振荡器。 三、

实验原理

将某些材料（如石英、铌酸锂或锆钛酸铅陶瓷等）的晶体沿一定方向切割成晶片，在其表面上加以交流电压，在交变电场作用下，晶片会产生与外加电压频率相同的机械振动，这种特性称为晶体的反压电效应。把具有反压电效应的晶片置于液体介质中，当晶片上加的交变电压频率等于晶片的固有频率时，晶片的振动会向周围介质传播出去，就得到了最强的超声波。

超声波在液体介质中以纵波的形式传播，其声压使液体分子呈现疏密相同的周期性分布，形成所谓疏密波， 如图1a)所示。由于折射率与密度有关，因此液体的折射率也呈周性变化。若用N0表示介质的平均折射率，t时刻折射率的空间分布为

N?y,t??N0??Ncos??st?Ksy?

式中ΔN是折射率的变化幅度；

空气参数测定实验

一、 实验目的

空气调节的任务在于采用人工的方法，创造并保持一种能满足人的健康舒适要求以及满足生产过程和科学实验要求的空气环境。通常把影响人的冷热和舒适感觉的四个因素称为气象条件。即：空气温度、空气相对湿度、空气流动速度及物体表面温度。而空气的气象条件是可以用各种仪表进行测量的。本实验的目的就是要掌握这些仪表的基本特性及测定方法。

二、 实验原理及方法 （一）：空气温度的测量

用于测量室内空气温度的仪表很多。如：玻璃液体温度计、热电偶温度计和电阻温度计等。本实验主要采用玻璃液体温度计进行测量。

室内空气温度通常在离地1.5米的高度上进行测量，并将温度读书记录下来。使用玻璃温度计时应注意下列各点：

1、 读数时应手持温度计的上端，使眼睛、刻度线和液面相平进行读数。

若眼睛偏高，读数值偏低。眼睛偏低，读数偏高。 2、 人体应稍许离开温度计，不得用手接触温包。

3、 温度计放在测点需液柱处于稳定后方能进行读数。读数要尽量快，先

读小数后读整数，以防人体靠近后产生误差。 4、 温度计不应放在受强烈辐射的地点进行测量。 （二）：空气湿度的测量 本实验主要测量仪表：干湿球温度计、电子温湿度仪、毛发温湿度

表。

1、干湿球温度计

读出干球温

“空气中氧气含量的测定”实验探究

1．在“空气中氧气含量的测定”实验探究中，甲生设计了如下实验方案： 在燃烧匙内盛过量红磷，点燃后立即插入集气瓶内，塞紧橡皮塞，待红磷火焰 熄灭，集气瓶冷却至室温，打开铁夹，水注入集气瓶。（实验装置如图1所示） 回答下列问题：

（1）实验过程中，观察到的主要现象是 ， 。

反应的化学方程式是 。

（2）乙生用上述实验装置测定的结果是：空气中氧气含量与正常值有较明显的偏差，其操作上的原因可能是（要求答出两种）： ， 。 （3）丙生也设计了一个实验方案，装置和操作同上，只不过用木炭代替了红磷。当木炭停止燃烧，集气瓶冷

却至室温，打开铁夹后，水能否进入集气瓶？为什么？

。

（4）若仍然用木炭代替红磷，丙生的实验方案应作何改进，才能保证实验成功？

超声声速测定

声波特性的测量，如频率、波长、声速、声压衰减、相位等，是声波检测技术中的重要容。特别是声速的测量，不仅可以了解媒质的特性而且还可以了解媒质的状态变化，在声波定位、探伤、测距等应用中具有重要的实用意义。例如，声波测井、声波测量气体或液体的浓度和比重、声波测量输油管中不同油品的分界面等等。

“声速的测量”是一个综合性声学实验。实验中采用压电瓷超声换能器通过驻波法（共振干涉法）和相位比较法测量超声波在空气中的传播速度，这是一个非电量电测方法的应用。通过这个实验可以重点学习如下容：（1）实验方法：非电量的电测方法；测量声速的驻波法和相位比较法。（2）测量方法：利用示波器测量电信号的极大值和观察萨如图形测量相位差的方法。（3）数据处理方法：求声波波长的逐差法。（4）仪器调整使用方法：双踪示波器和函数信号发生器的正确调节和使用方法。

【实验目的】

1.学习用驻波共振法和相位比较法测量超声波在空气中的传播速度。

2.了解压电换能器的功能。

3.学习用逐差法处理数据。

【实验仪器】

SVX-5型声速测试仪信号源、SV-DH系列声速测试仪、双踪示波器等

【实验原理】

频率介于20Hz ～20kHz 的机械波振动在弹性介质中的传播就形成声波，介于20kHz ～500M

一、实验目的： 掌握酚试剂分光光度法测定甲醛的原理。 熟悉甲醛测定的目的意义。 了解本次实验的操作步骤及注 实验原理： 空气中的甲醛与酚试剂反应生成嗪，嗪在酸性溶液中被高铁离子氧化形成蓝绿色化合物。根据颜色深浅，比色定量。 三、实验仪器与药品： 1、大气采样器：流量范围0～1 L/min，流量稳定可调，具有定时装置； 2、分光光度计：在630 nm测定吸光度； 3、10 ml大型气泡吸收管； 4、25 ml具塞比色管； 5、吸管若干支； 本法中所用水均为重蒸馏水或去离子交换水；所用的试剂纯度为分析纯。 1. 吸收液原液：称量0.10 g酚试剂[C6H4SN（CH3）C:NNH2?HCl，简称MBTH]，加水溶解，倾于100 ml具塞量筒中，加水到刻度。放冰箱中保存，可稳定3 d。 2. 吸收液：量取吸收原液5 ml，加95 ml水。临用前现配。 3. 1%硫酸铁铵溶液：称量1.0 g硫酸铁铵[NH4Fe （SO4）2?12 H2O]用0.1 mol/L盐酸溶解，并稀释至100 ml。 4. 0.1000 mol/L碘溶液：称量30 g碘化钾，溶于25 ml水中，加入12.7 g碘。待碘完全溶解后，用水定容至1000 ml。移入棕色瓶中，暗处贮

空气绝热指数的测定实验指导

空气绝热指数的测定实验

一、实验目的

1.学习测量空气绝热指数的方法。

2.通过实验，培养运用热力学基本理论处理实际问题的能力。

3.通过实验，进一步加深对刚性容器充气、放气现象的认识。

二、实验原理

在热力学中，气体的定压比热容c p和定容比热容c v之比被定义为该气体的绝热指数，并以k表示，即k cp/cv。

本实验利用定量气体在绝热膨胀过程和定容加热过程中的变化规律来测定空气绝热指数k 。该实验过程的p－v 图，如图1所示。图中A B为绝热膨胀过程；B C为定容加热过程。因为A B为绝热过程，所以

k pAVA pBVBk （1）

B C为定容过程，所以VB VC。

假设状态A与C所处的温度相同，对于状态A、C可得：

pAVA pCVC （2）

将（2）式两边k次方得

(pAVA)k (pCVC)k （3）

比较（1）、（3）两式，可得 图 1

kkpCppkpA A (A) pBpCpApB

将上式两边取对数，可得

k ln(pA/pB)