亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        聲速測量的討論

        2019-06-29 07:08:30羅志娟段永法何艷喻莉
        物理通報 2019年7期
        關(guān)鍵詞:駐波示波器聲速

        羅志娟 段永法 何艷 喻莉

        (空軍預(yù)警學(xué)院基礎(chǔ)部 湖北 武漢 430019)

        聲速是描述聲波在介質(zhì)中傳播特性的一個基本物理量,它與介質(zhì)的特性有關(guān),因而通過介質(zhì)中聲速的測定,可以了解介質(zhì)的特性或狀態(tài)變化,例如材料的彈性模量.又由于超聲波具有波長短,易發(fā)射,能定向傳播等優(yōu)點,在超聲波段進(jìn)行聲速測量是比較方便的,并且超聲波的實際應(yīng)用,例如探測物體、深海測量等都是以超聲波測聲速為基礎(chǔ)的,所以超聲波聲速的測量具有十分重要的意義.超聲波聲速的測量是大學(xué)物理實驗中一個經(jīng)典的驗證性實驗,但是對于大多數(shù)物理學(xué)專業(yè)的學(xué)生來說,聲學(xué)理論課程涉及較淺,而這恰好是實驗原理的關(guān)鍵所在,所以學(xué)生很難真正理解實驗原理和對實驗現(xiàn)象進(jìn)行分析.也有大量的文獻(xiàn)從聲學(xué)的知識出發(fā)對一些現(xiàn)象進(jìn)行了研究,例如文獻(xiàn)[1]通過聲壓和聲波波動知識就反射端的相位問題從理論上較深刻的討論,文獻(xiàn)[2]通過對接收端信號多次反射和衰減推導(dǎo)出反射端和接收端之間的振動是一個駐波和一個正向行波的疊加,再加上聲壓方程得出相鄰兩共振之間的距離恰好是半個波長,文獻(xiàn)[3]對系統(tǒng)的振動如何被激發(fā)和平面單色波場合聲波的干涉場問題進(jìn)行了討論.在大學(xué)物理實驗教材中一般把共振干涉法和駐波法看成是等效的,認(rèn)為接收端接收到的信號的周期變化的距離,根據(jù)形成的波形是駐波波形相鄰波節(jié)的距離是半個波長得出的,但是駐波理論與實驗現(xiàn)象有明顯不合理的地方,文中對共振干涉法的實驗現(xiàn)象加以闡述,并提出了新的解釋.

        1 實驗裝置

        如圖1所示為超聲測速儀,左端發(fā)射換能器(作為發(fā)射端)記為s1,固定在支架上,換能器的固有頻率為37 kHz,當(dāng)信號源的正弦信號頻率調(diào)節(jié)為37 kHz時,根據(jù)逆壓電效應(yīng)換能器的厚度按正弦規(guī)律變化產(chǎn)生形變,成為超聲波的波源,超聲波傳播到右端超聲測速儀接收換能器(作為接收端)記為s2,根據(jù)換能器的壓電效應(yīng),它使聲壓轉(zhuǎn)化為電壓將信號傳送給示波器,s2與游標(biāo)卡尺固定,通過轉(zhuǎn)動鼓輪可在滑桿上移動,從而改變s1與s2之間的距離.

        圖1 超聲測速儀

        2 實驗現(xiàn)象的解釋

        2.1 實驗現(xiàn)象1

        當(dāng)固定s2時示波器上顯示的余弦信號.

        在聲學(xué)檢測中,聲波的位移振幅大小不容易測量,而空氣柱中聲壓的幅值較容易測量,所以本質(zhì)上示波器上顯示的是接收處感受到波的聲壓信號,根據(jù)文獻(xiàn)[4]中的聲學(xué)基礎(chǔ)知識,以s2為坐標(biāo)原點(s2在鼓輪運動過程中是移動的,但是在示波器檢測的瞬間可以看做是固定的),設(shè)到達(dá)s2的入射波聲壓信號為

        p1=piei(ωt-kx)

        (1)

        其中pi是s1s2的距離為l時聲壓的幅值,設(shè)s2的反射系數(shù)為γ,考慮半波損失,反射波的聲壓信號為

        p2=γpiei(ωt+kx+π)

        (2)

        p=p1+p2

        (3)

        只研究s2的聲壓信號,令式(1)、(2)中x=0,代入式(3)取其實部得

        p=(1-γ)p1cos(ωt)

        (4)

        從上面的式子可以看出s2處的聲壓信號是余弦信號,所以轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的電信號也是余弦信號,也就是說無論l是否滿足半波長的整數(shù)倍,接收器s2總有入射波和反射波的疊加信號送入到示波器中,示波器上顯示出余弦信號.

        2.2 實驗現(xiàn)象2

        改變s1和s2的距離l時,示波器上的電壓信號隨l變化呈近似周期性,周期大約為半個波長.

        有些實驗教材認(rèn)為接收端s2移動半個波長從而示波器上的信號改變一個周期的理論依據(jù)是:忽略空氣的吸收,并且在接收端s2處發(fā)生全反射,s1與s2之間恰好形成駐波,并根據(jù)聲學(xué)知識在駐波波節(jié)處聲壓最大,所以認(rèn)為s2恰好處于某個波節(jié)處,系統(tǒng)達(dá)到共振,信號最大,當(dāng)s2移動半個波長,又恰好處在波節(jié)處,信號再次達(dá)到最大,即形成一個周期.該說法不夠正確,因為當(dāng)s1和s2之間滿足駐波長度形成駐波,并且s2不動時,把示波器的探頭放到s1和s2之間各波節(jié)上探測的信號才是駐波波節(jié)的信號,但實驗的過程中s2是移動的,所以這種說法是把兩換能器之間的聲壓振幅隨場點的變化關(guān)系與接收端上的聲壓振幅隨換能器之間距離l的變化關(guān)系兩個概念混淆.合理的解釋為,當(dāng)

        (5)

        此時s1經(jīng)s2反射回到s1處的聲波的傳播路程為

        s=2l1=kλ

        (6)

        考慮到偶數(shù)次反射,半波損失可以抵消,即相位差

        Δφ=2kπ

        (7)

        其中A1是信號源的振幅,A2是多次反射后的反射波到達(dá)s1處的振幅,所以經(jīng)過多次反射疊加后s1處的振動越來越強,因此傳播到s2的振動也加強,即入射波的聲壓也大,由于各處的反射系數(shù)一樣,所以在

        處示波器的信號最強.同理,當(dāng)

        2.3 實驗現(xiàn)象3

        無論l取何值信號的振幅均不為零.

        由2.2的分析,s1的振動為

        因為反射波的振幅總是小于入射波的振幅,即A1>A2,所以無論l取何值,A不等于零,則傳播到s2處的信號不為零.

        3 結(jié)論

        通過上面的分析討論,有利于加深學(xué)生對駐波和干涉概念的理解,同時對聲速測量實驗的教學(xué)有一定的實際指導(dǎo)意義.

        猜你喜歡
        駐波示波器聲速
        血液動力學(xué)中血管流激波與駐波的相互作用
        一款教學(xué)示波器的Y通道設(shè)計與實現(xiàn)
        電子制作(2017年13期)2017-12-15 09:00:08
        可攜帶式虛擬雙蹤示波器
        電子制作(2017年20期)2017-04-26 06:57:46
        聲速是如何測定的
        DAM型10kW中波廣播發(fā)射機駐波故障分析
        跨聲速風(fēng)洞全模顫振試驗技術(shù)
        機翼跨聲速抖振研究進(jìn)展
        駐波教學(xué)中的初相問題
        物理通報(2013年8期)2013-01-14 00:53:14
        西沙海槽海域聲速特點分析
        海洋通報(2010年6期)2010-12-28 10:23:40
        用3D Studio Max演示駐波的振動
        物理與工程(2010年2期)2010-03-25 10:01:59
        成人午夜高潮a∨猛片| 欧洲人体一区二区三区| 性感人妻av在线播放| 手机在线播放av网址| 亚洲国产欧美在线观看| 在线观看国产精品日韩av | 中文日韩亚洲欧美制服| 夜夜春精品视频| 亚洲av永久综合网站美女| 日本熟妇另类一区二区三区| 日韩毛片无码永久免费看 | 2022精品久久久久久中文字幕| 日本精品一区二区三区试看| 深夜福利啪啪片| 一道久在线无码加勒比| 精品人妻av区乱码| 午夜福利视频一区二区二区| 日韩人妻一区二区三区蜜桃视频| 四虎4545www国产精品| 女优免费中文字幕在线| 国产av一区二区三区在线播放| 日韩毛片无码永久免费看| 日本亚洲欧美在线观看| 国产av大片久久中文字幕| 国产精品免费一区二区三区四区 | 国产亚洲欧美在线| 日本人妻系列一区二区| 国产99久久久国产精品~~牛| 国产精品黄在线观看免费软件| 国产成人一区二区三区高清| 丰满老熟女性生活视频| 国语对白做受xxxxx在| 国产主播福利一区二区| 人人狠狠综合久久亚洲| 在线av野外国语对白| 国产自拍一区在线视频| 精品国产一区二区三区av性色| 麻豆国产高清精品国在线| 国产精品成人久久a级片| 亚洲人成网站18禁止| 比比资源先锋影音网|