空气中声速测量的实验研究

空气中声速测量实验是经典的近代物理实验，在实际应用中也具有重要意义，是许多高等理工科院校必选的基础实验。虽然是比较普通的基础实验，但在实际教学或操作中暴露不少问题。对于这些问题有不少研究者做过专门研究，但一直没有统一意见。文中综合各家之言，对声速的测量方法以及声速测量实验的几个关键问题加以阐述，并提出改进建议。     

用驻波法测量空气声速实验的研究

用驻波法测量空气的声速是空气声速测量的典型方法之一。此方法认定：（1）PZT环型声源辐射的是平面波,（2）声波在空气层中形成驻波。在使用SW－1型声速测量仪测量空气声速时发现：辐射场轴线声压在近场区是变化很复杂的平面波,在远场区的波型与球面类类似;当空气层厚度满足λ／4的奇数倍时产生干涉相长,当厚度为λ／2的整数倍时产生干涉相消。     

驻波法测量空气中声速实验的探讨

针对驻波法测量空气声速实验中存在的问题,通过理论推导,探讨了声波位移波动方程和声压波动方程之间的关系,使学生对超声波声场有了较为深刻的认识.     

声速测量原理中的两个问题

指出声速测量原理中存在两个令人困扰的问题 :用共振干涉法进行测量时 ,两换能器表面处空气质元皆为驻波的波节 ,系统的震动如何被激发 ;目前是大学物理实验教材中关于声速测量的共振干涉法和相位比较法实验原理存在内在的矛盾。通过对实际情况作适当近似 (忽略媒质对声波的吸收 ,且反射皆为全反射 ) ,求解波动方程 ,给出了两种方法所测电压信号的具体形式 ,由此指明两种实验方法各自的实验依据 ,解决了原有的问题     

驻波法测量声速

根据声波在两个换能器多次反射和声波在空气中的衰减,研究共振干涉法测量声速实验中的信号发生器输出信号随接收器到发送器间距离的变化,测出声波的波长,以及声速．     

驻波法测量空气绝热指数的研究

利用驻波法测量超声波在空气中传播速度的测量原理 ,测得常温状态下空气的绝热指数 ,该方法有别于传统测量方法 ,使用仪器简单 ,误差小 ,适用于任何气体 .     

驻波法测量拉萨地区声速的实验探讨

文章从理论方面推导驻波声场中的声压方程,分析驻波法的实质;通过实验测量了拉萨地区大气中的声速,分析海拔对声速的影响;比较实验值和理论值,得出了拉萨地区大气中的声速值。     

超声光栅衍射测量液体中声速的研究

介绍超声光栅的形成原理，解释如何利用超声光栅衍射来测量液体中的声速；通过水和乙醇中的声速测量，分析和比较实验结果，得出相应的结论，同时也提出其他的测量方法进行比较：对基于超声光栅衍射测量液体中声速的理论，给出一些讨论和思考。     

李萨图形法和相位比较法测量声速精度的研究

介绍了在声速测定实验中利用声速测定仪、双踪示波器、低频信号发生器等实验仪器,提出了测量声驻波相位的一种直观方法,采用信号发生器发出的信号直接输入Y1,将接收器接收到的信号输人Y2,X轴仍输入扫描信号.在测量声压驻波振幅变化规律的同时与原信号的相位进行比较,可看到相位发生变化的规律.从而证实驻波相位的特点,在相邻2个波节问的各点同相,而位于1个波节的2侧的2点反相.用李萨如图形法测量声速误差较小.     

测量声速实验的一点启示

测量声速实验的一点启示周承宗，林长（物理系）第一作者简介：周承宗，男，１９６０年毕业于西北师范大学物理系，现为西北师范大学物理系讲师。长期从事普通物理的实验教学工作。中图分类号：Ｏ１２２１实验装置与实验原理在“声速的测量”实验中，通常用一对压电陶瓷超...     

非简谐波对声速测量的影响

声速测量实验是高校普通物理实验的重要组成部分,通常采用驻波法进行声速测量实验.入射波与反射波叠加后的状态将随反射界面到声源的距离不同而呈现周期性变化,声速测量正是根据该特点进行测量的.然而实际情况比理想情况复杂很多.在驻波法测量空气中的声速实验中,采用数字示波器逐点测量得到超声波的共振曲线,观察到一些非简谐假峰现象.提出对测量到的振幅极大值的大小进行判断,去除这些假峰,使测量的误差降低到最小.     

驻波法测量声波的传播速度

提出了一种测量声波传播速率的方法,且有助于对驻波现象的深刻理解.     

容器形状对液体内声波的影响

在考虑液体介质的黏热性以及非线性的基础上,结合容器形状对液体传声特性的影响,推导并得到了包含容器形状因素在内的一维声传播方程,同时利用频域展开和数值分析方法,探讨了不同形状容器中介质内声场分布.设容器具有轴对称性,其形状有圆柱、锥状和指数形.数值计算结果表明,在同样的声激励条件下,容器形状影响介质内声压幅值大小和分布,而声源位于指数形容器大端时影响更为明显.不同形状的容器中液体内的声波均具有非线性驻波特征.     

室内木制品用空心刨花板吸声性能的研究

采用驻波法测试了挤压法生产的空心刨花板与平压法生产的实心刨花板在不同试验条件下的吸声系数,并探讨了材料结构、孔隙率、表面处理等因素对吸声性能的影响。结果表明:挤压法生产的空心刨花板比平压法生产的实心刨花板吸声性能好。挤压法生产的空心刨花板的平均降噪系数为0.30,是平压法生产的实心刨花板的2倍,其平均吸声系数大于0.2,是理想的吸声材料。空心刨花板孔道的吸声系数纵向排列时要比横向排列时高。采用表面砂光方法对提高两种板材的吸声系数都有一定的效果,其中平压法生产的实心刨花板更明显。     

多种粮食声吸收的研究

目的 为防止储粮虫害，对多种粮食在自然堆积状态下的声吸收进行了研究。方法采用驻波管法测量了多种粮食的吸声系数。结果报道了粮食颗粒形状、大小及粮食堆积厚度与其声吸收存在的规律，涉及不同粮食间声吸收的比较、颗粒形状相似粮食的声吸收对比、堆积厚度对声吸收的影响、粮食声吸收机理等，结果显示：粮食是高吸收声波的媒质，储粮害虫发出的声信号由粮食内传至表面时的声衰减较大。结论粮食颗粒形状、大小的不同，使其声吸收各异；粮食厚度也是影响其声吸收的一个重要因素，厚度增加，吸声系数随之增大；粮食声吸收受粮食品种影响甚微，这为储粮害虫声检测工作提供了理论依据及资料积累。     

南海北部海水声速剖面声学反演

2009 年6 月在南海北部进行了一次海洋环境和声学同步观测实验. 实验观测到内波活动导致水体声速剖面随时间和空间起伏. 从温度链长期观测数据提取出声速剖面经验正交函数(EOF). 数值仿真研究了水平变化海洋环境下平均声速剖面的声学反演, 结果表明, 反演结果与传播路径上的平均声速剖面具有很好的一致性. 在此基础上, 利用实验中垂直接收阵记录的宽带爆炸声源信号反演海水声速剖面, 并与实验测量声速剖面进行比较, 验证了匹配场声学反演海水声速剖面的有效性和稳定性     

血液中声速混合定则的可靠性验证

测量了猪、羊、牛全血及其脱水和稀释血的声速,对其主要成份含量作了测定、分析。结果表明,血液声速不单一遵从某一声速定则;不同血液服从不同实验规律。