低频信号发生器的输入频率是否等于压电换能器的谐振频率,怎么检测?

Question

如题所述

Answer 1

实验原理
由波动理论可知，波速与波长、频率有如下关系：v = f λ，只要知道频率和波长就可以求出波速。本实验通过低频信号发生器控制换能器，信号发生器的输出频率就是声波频率。声波的波长用驻波法（共振干涉法）和行波法（相位比较法）测量。下图是超声波测声速实验装置图。
n 驻波法测波长
由声源发出的平面波经前方的平面反射后，入射波与发射波叠加，它们波动方程分别是：
叠加后合成波为：
y = ( 2Acos2pX/l ) cos2p ft
cos2pX/l = ±1 的各点振幅最大，称为波腹，对应的位置：
X =±nl/2 ( n =0,1,2,3……)
cos2pX/l = 0 的各点振幅最小，称为波节，对应的位置：
X = ±(2n+1)l/4 ( n =0,1,2,3……)
因此只要测得相邻两波腹（或波节）的位置Xn、Xn-1即可得波长。
n 相位比较法测波长
从换能器S1发出的超声波到达接收器S2，所以在同一时刻S1与S2处的波有一相位差：j = 2px/l其中l是波长，x为S1和S2之间距离?。因为x改变一个波长时，相位差就改变2p。利用李萨如图形就可以测得超声波的波长。
实验重点
n 了解超声波的发射和接收方法。
n 加深对振动合成、波动干涉等理论知识的理解。
n 掌握用驻波法和相位法测声速。
注意事项
n 确保换能器S1和S2端面的平行。
n 信号发生器输出信号频率与压电换能器谐振频率f 0保持一致。