声速的测量与示波器的使用实验报告(张志林)

篇一：示波器的原理和使用及声速测量(预习报告)

示波器的原理和使用及声速测量（预习报告）

示波器的原理和使用

实验目的

1) 学习使用示波器。 2) 学会使用函数发生器。

实验原理

示波器原理

阴极射线示波器一般都包括以下几个部分：示波管、竖直放大器、水平放大器、扫描发生器、触发同步和直流电源等。如果在竖直偏转板上加待测电压，在水平偏转板上加上与待测电压同周期或周期为整数倍的扫描电压，则在荧光屏上将能显示出完整周期的所加待测电压的波形图。

李萨如图形的基本原理

如果示波器的X和Y输入是频率相同或成简单整数比的两个正弦电压，则屏上的光点将呈现特殊形状的轨迹，这种轨迹图称为李萨如图形。如果做一个限制光点x、y方向变化范围的假想方框，则图形与此框相切时，横边上的切点数nx与竖边上的切点数ny之比恰好等于Y和X输入的两正弦信号的频率之比。即：fy:fx=nx:ny，若有端点与假想边框相接时，应把一个端点记为1/2个切点。利用李萨如图形能方便得比较出两个正弦信号的频率。

实验步骤

观察波形

从自制多波形信号发生器输出正弦波、方波、三角波和尖脉冲四种波形。分别用示波器测出其正弦波输出幅度的有效值，方波幅度的峰峰值，三角波的周期，尖脉冲的频率。

观察李萨如图形

（1） 将自制信号源和函数信号发生器的正弦信号分别输入到示波器的两输入端，调出

频率比为1：1或1：2的李萨如图形，并由此定出自制信号源正弦波信号的频率。 （2） 将频率耦合信号发生器的两个正弦信号输入到示波器上，调出频率比为1：2或1：

3的稳定的李萨如图形。记录下图形形状及fy:fx的值。

根据电容充放电原理，研究方波与三角波、尖脉冲之间的关系

（1） 从电容器的充放电波形到三角波。用函数信号发生器输出方波u，加在由RC组成

的电路上。用示波器同时观察u和uc。然后改变R或f,观察并记录变化规律及其变化前后的频率、电阻及电容等参数。 （2） 尖脉冲产生的原理研究，将方波加在RC电路（R较小）上，用示波器同时观察u

和uc。改变R或f,观察波形变化。

相位变化的观测

按右图1接好电路后，观测ui

和uo。

共振电路测电感、电容

按右图2接好电路。观测测ui

和uo，调整f使ui和uo同相位且uo达到最大值。记下此时频率等参数。

声速的测量

实验目的

1) 了解声波在空气中传播速度与气体状态参量的关系。 2) 了解超声波产生和接收的原理，学习一种测量空气中声速的方法，加深相位的概念。

实验原理

声波的传播速度v与声波频率f及波长λ的关系为：v=fλ

测出声波的频率和波长，就可求出声速。其中声波频率可通过测量声源的振动频率得出，剩下就是测波长。

产生和接收超声波使用超声波传感器，它利用压电体的逆电效应产生超声波，利用利用压电体的压电效应接收超声波。本实验中频率约为40kHz。由于它的波长短，定向发射性能好，波长可用相位法测出。

波是振动状态的传播，也是相位的传播。沿传播方向上的任何两点，如果其振动状态相同，这是两点间的距离应等于波长的整数倍。l?n?利用此公式可精确的测量波长。

当在发射器的声波场中沿传播方向移动接收器时，总可以找到一个位置，使得接收器接收到的电信号与发射器的激励电信号同相。继续移动接收器，直到接收器接收到的电信号再一次与发射器的激励电信号同相时，移过的这段距离必然等于声波的波长。为了判断相位差以测定波长，用双踪示波器观察由接收信号和发射信号组成的李萨如图形。

实验步骤

（1） 连接电路，将函数信号发生器的输出与超声波发射器的输入端及示波器的通道1

连接；将超声波接收器的输出端与示波器的通道2连接。函数型号发生器置于正弦波输出，其频率范围置于100kHz左右，输出幅度调到10V左右。

（2） 用示波器观察加在声波发射器上的电信号与超声波接收器输出的电信号，先将

函数信号发生器的频率调节到40kHz左右，然后细条频率，使接收器输出信号最大。记录下此频率，即为超声波频率。实验过程中信号频率若有改变，记下最大值、最小值，最后取平均值。

（3） 用相位法测波长。利用李萨如图形找出同相点来求波长。为了提高精度，可采

用逐差法处理数据。

（4） 把理论值与实验值进行比较。在测量开始和结束时，要先后记录室温，以及相

对湿度，并查出平均室温对应的饱和蒸气压。若温度不是整数，按线性内插法求出准确地饱和蒸气压。然后计算理论值，与实验测得的声速值比较。

数据表格

李萨如图f函频率耦合信号发生器李萨如图

f自 fx:fy=

研究方波与三角波、尖脉冲之间的关系

相位变化的观测

声速的测量

5

T0=273.15K p=1.013*10Pa

t1= t2= r1= r2=ps=

v?331.5(1?

rpt

)(1?0.31s)m/s? T0p

f=

篇二：实验报告--声速的测量

物理实验报告

姓名： 专业： 班级： 学号： 实验日期：实验教室：指导教师：

一、 【实验名称】 超声波声速的测量 二、 【实验目的】 1、了解声速的测量原理

2、学习示波器的原理与使用

3、学习用逐差法处理数据

三、 【仪器用具】1、SV-DH-3型声速测定仪段 （资产编号）

2、双踪示波器 （资产编号）

3、SVX-3型声速测定信号源（资产编号）

四、 【仪器用具】

1.超声波与压电陶瓷换能器

频率20Hz-20kHz的机械振动在弹性介质中传播形成声波，高于20kHz称为超声波，超声波的传播速度就是声波的传播速度，而超声波具有波长短，易于定向发射等优点，声速实验所采用的声波频率一般都在20～60kHz之间。在此频率范围内，采用压电陶瓷换能器作为声波的发射器、接收器效果最佳。

图1 纵向换能器的结构简图

压电陶瓷换能器根据它的工作方式，分为纵向（振动）换能器、径向（振动）换能器及弯曲振动换能器。声速教学实验中所用的大多数采用纵向换能器。图1为纵向换能器的结构简图。

2.共振干涉法（驻波法）测量声速 …… 此处隐藏：784字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……