Question

将采用相位法测量声速的测量结果与公式V计算出的结果进行比较,为什么会有差异？

Answer 1

1.为什么需要在驻波系统共振状态下进行声速的测量
因为当驻波偏离共振状态时，驻波的形状不稳定且声压腹的振幅比共振时达到的
最大值小得多，当驻波系统处于共振，这时驻波腹出现稳定的最大振幅。
2.用“驻波共振法”测波长时，如何调出示波器上正弦波形？
⑴示波器“Y轴衰减”旋钮应置于较小数值档。
⑵移动接收器S2时，荧光屏上宽带的宽度应变化。如不变，可交换输入到示波
器的两接线柱位置，或交换输入到发射器S1的两接线柱位置。
⑶调节扫描频率即可调出正弦波。
3.用“相位比较法”测波长时，如何调出椭圆或直线？
⑴接收器S2接收到的信号应从示波器“X输入”端输入，发射器S1信号应输入到示波器“Y轴输入”端，且“Y轴衰减”旋钮应置于较大数值档。
⑵如果还不能出现椭圆或直线，可交换S1或S2两接线柱位置。
4.用“驻波共振法”和“相位比较法”测波长时，如严格按上述方法操作，还是调不出应有波形，怎么办？
此时可能是连接导线断路或接头接触不好，应用万用电表欧姆档对每根导线进行检查，确保每根导线无断裂，各个接头接触良好。
5.为什么在实验过程中改变S1、S2间距离时，压电换能器S1和S2两表面应保持互相平行且正对？不平行会产生什么问题？
因为只有当S1S2表面保持互相平行且正对时，S1S2间才可能形成驻波，才会出现波腹和波节，S2表面才会出现声压极大值，屏幕上才会出现正弦波振幅发生变化，由此可测超声声波波长。
如果S1、S2表面不平行，则S1、S2间形不成驻波，屏幕上正弦波振幅不会发生变化，就能用驻波共振法测波长，故实验中必须使S1、S2表面平行。
6.如何调节与判断测量系统是否处于共振状态？
使用驻波共振法，当示波器上出现振幅最大正弦波时，表示S1、S2间处于驻波共振状态。调节方法是移动S2，观察示波器上正弦波振幅变化。
7.使用“驻波共振法”测声速时，为什么示波器上观察到的是正弦波而不是驻波？
因为驻波是在发射器S1与接收器S2间形成，接收器S2接收到的是一个声压信号，在驻波波节位置，声压信号最强，输入到示波器Y偏转板，经X偏转板扫描，故示波器上观察到的是正弦波。
8.使用“驻波共振法”测声速时，示波器上观察到的正弦波振幅为什么随S1S2间距增大而越来越小？
这是因为超声波在空气中传播时，由于波动能量总有一部分会被空气吸收，波的
机械能会不断减少，波强逐渐减弱，振幅逐渐减少。
9.用“相位比较法”测声速时，为什么只有当李萨如图为直线时才读数？
因为李萨如图形为椭圆时，由于椭圆形状、大小不确定，接收器S2位置难以确定。只有当李萨如图形为直线时，图形直观唯一，容易确定S2位置。
10.测声速时，“驻波共振法”与“位相比较法”两种电路可交换吗？
不能。因为驻波共振法只把接收器S2接收到的信号输入到示波器Y偏转板，观
察到的是正弦波信号。而位相比较法把接收器S2信号输入示波器X偏转板，发射器S1
信号输入到Y偏转板，观察到的是李萨如图形。
11.为何两种方法均测半波长值而不直接测波长值？
因为超声波在空气中有衰减，如果直接测波长值，测得数据个数少，由于衰减，
后面数据测不出来。而测半波长，数据个数多，又便于用逐差法处理数据，减少
测量误差。