驻波法测定超声波声速实验的探究

本文推导了驻波法测超声声速实验中合成声场的位移波动方程、声压波动方程及两者之间的关系。进一步剖析合成声场的性质,从而获得对合成声场更加客观的认识。

全自动驻波法声速测量仪设计

设计和制作了一款全自动驻波法声速测量仪。该测量仪以上位机为核心,利用有效值检测模块将声波接收器产生的高频交变电压信号转化为直流电压信号,数据采集卡采集有效值检测模块输出的电压信号值,通过单片机和步进电机驱动器控制步进电机的转动,实现声波接收器的运动,以达到对驻波场中各点声压大小的自动测量;获得数据的同时,得到直观的声压变化与接收器位置关系图,数据和图片可以保存和输出。实验结果表明,该仪器彻底消除了回程差,测量效率高,操作简便,形象直观。

驻波法声速测量仪的设计及数据处理方法

设计和制作了一款过程简单、测量误差小的全自动驻波法声速测量仪。实现对驻波场中各点声压大小的自动测量。利用该声速测量仪进行了声速测量实验并进行了数据处理。确定了声波的波长并计算出声速。大大减小了误差;根据波的时空双重周期性得到待测信号的频谱图,发现信号源频率不纯引起的次频共振现象是形成次峰和再次峰的重要原因。

驻波法测量声速实验的系统误差分析

在驻波法测量声速的实验中,系统误差产生的主要原因是:声波在两端面间多次反射,入射波与反射波并非形成理想驻波;能量损耗以及回程差等。为此,在实验中应采取的措施是:选定压电换能器的反射面与接收面的距离后开始测量;准确判断测量点(极大值的位置);以及改进仪器设备等。

驻波法测量声速实验中的非完全驻波

用驻液法测量声速是大学物理实验中普遍采用的实验。如图所示。

驻波法土壤水分测量系统的数学分析

介电法土壤水分测量中所涉及的公式一般是非线性的,在公式推导和绘制理论上的关系曲线时比较困难。为此,采用Matlab解决了上述问题,根据驻波法测量系统实际硬件电路参数推导出输出阻抗和传递函数的数学模型,再利用Topp公式等理论建立了以土壤含水率为自变量的系统传递函数的数学模型。利用Matlab对上述模型进行了仿真,得到了输出阻抗、介电常数及系统传递函数与土壤含水率的关系曲线。通过相关实验研究,验证了该数学模型的可行性。

驻波法与相位比较法声速测量实验的对比研究

在驻波法声速测量实验中出现了次峰现象,由于次峰的干扰难以准确测量声速;在相位比较法声速测量实验中,也出现了类似现象,在不该出现一三象限直线的地方,出现了幅度较小的一三象限直线,容易导致测量出错.为此,搭建了全自动声速测量系统,通过数据采集卡采集信号,通过单片机和步进电机驱动器控制步进电机的转动,利用步进电机带动丝杠转动,从而实现声波接收器的运动.通过上位机完成绘图和数据存储.分别采用驻波法和相位比较法进行声速测量.在驻波法测量过程中,采用有效值检测模块将声波接收器产生的高频交变电压信号转化为直流电压信号;在相位比较法测量过程中,采用相位差测量模块实现相位测量的数字化.实验结果表明：驻波法和相位比较法各有优缺点.将两种方法得到的数据进行比较,可以更好地发现并消除次峰的影响,实现声速更高精确的测量.

对驻波法测声速的讨论

改变驻波法测声速的操作过程,区分出谐振频率和共振干涉频率,较准确地测量出声速.

驻波法与相位比较法测声速实验探讨

驻波法与相位比较法是大学物理实验中采用的两种测声速的方法。传统教材中对两种测量方法的描述存在一些误区。如驻波法测声速实验里通常认为,接收端测量到的信号是按理想驻波规律变化的驻波信号,和实验中实际观察到的现象有很多不吻合的地方。而相位比较法则认为接收器和发射器之间声波没有反射,这是不合理的。本文从波动方程出发,利用波的叠加原理,从理论方面重新分析了发射端和接收端之间的声场,让学生更好的理解两种测量方法。

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.

用驻波法测定空气的比热比

在普通物理学课程中,热学和分子物理学理论已表明气体的比热比γ与气体的内能、焓、定容热容量、定压热容量和分子的自由度均有密切关系.所以γ的测定非常重要.它对验证γ的理论值,加深对理想气体的内能、焓等概念的理解是很有帮助的.并且也是测定气体热容量的有效途径.测定γ的方法多种多样.最为经典的方法是'克莱门——迭索尔姆实验'(Clement and Desormes Experi—ment).它利用气体绝热膨胀或绝热压缩来测定γ.该实验很简便.本文讨论的是把普通物理实验中驻波法测声速的实验用来测定空气的比热比γ.

驻波法测声速实验的一种改进方法

在声速测定仪中,增加一个单片机采集接收换能器输出的电压,显示波腹的电压极值,可准确定位波腹位置,从而改进传统驻波法测声速实验中波腹位置定位不准的问题。

驻波法测声速时两种数据处理方法的对比研究

驻波法是常用的声速测量方法．驻波法测声速时常用逐差法进行数据处理，也有采用最小二乘法的，为了比较两种方法的优劣，本文对驻波法测声速分别采用逐差法和最小二乘法处理数据，并对测量结果的不确定度进行了分析．通过数据处理结果发现，逐差法和最小二乘法在驻波法测声速的数据处理上是等效的，都能得到良好的效果．

驻波法测超声声速试验中的最佳测试距离研究

从讨论入射波与反射波多次叠加形成驻波的理论结果入手,将计算结果与试验数据进行对比分析,讨论了驻波法测量超声声速试验中的最佳测试距离。

基于微波空间驻波法的叶类蔬菜含水率无损检测

蔬菜含水率是影响蔬菜品质的重要指标之一。针对传统含水率检测方法测量精度低、费时费力等问题,该研究提出了一种基于微波空间驻波法的蔬菜含水率预测方法,研发了行驻波雷达测量系统。装置包括微波振荡器、微波发射及接收天线、检波器、样品夹持器、滑轨及控制器。以常温贮存的绿叶白菜、生菜为研究对象,采用X波段微波,对测量过程中形成的空间行驻波进行分析,通过线性回归分析建立蔬菜含水率预测模型。测量结果表明,白菜、生菜含水率预测方程决定系数R2分别为0.9920和0.9919,预测结果与直接干燥法相比,均方根误差RMSE分别为1.188%和0.803%,性能标准误差SEP分别为1.071%和1.179%。该研究方法不受微波在空间中的多重反射影响,装置结构简单,单次测量时间小于10 s,能够实现对蔬菜含水率的快速、无损、高精度检测。研究结果为农产品检测相关应用提供参考。

采用自由空间驻波法测试微波暗室反射电平

暗室性能评估中，自由空间驻波法是测试反射电平的重要方法之一。文章介绍了自由空间驻波法的原理及其实现方法，并对数据的处理做了介绍。

驻波法测定声速实验的matlab模拟

在驻波法测定声速实验中,根据发射器和接收器之间合成声场的位移波动方程和声压波动方程,用matlab程序模拟了声场和声压的振幅和初相位分布,并对模拟结果进行了分析和讨论。

用驻波法测定固体中声速和材料杨氏弹性模量的实验尝试

为了在普通物理实验课中开设测定固体中声速和弹性模量实验,并要求其简单易行和有较好的演示效果,笔者在松田、阿部(日本东京医大)等人的工作基础上,导出了一种用驻波法测定固体棒中声速和材料弹性模量的计算式,并自制了实验装置,摸索出了它的操作方法。测定结果表明,实测值与有关技术手册中的数据(暂称公认值)相近,而且测量的重复性较好,满足了上述要求,对开设新的教学实验项目有一定的意义。

驻波法功能模块化教学的微课制作与实践

基于功能模块化实验教学思想,用驻波法一个物理原理,完成多种不同的实验内容,并将之制作成微课视频,用于物理实验教学,可有效提升学生的兴趣,加强知识的系统性,提升教学水平。

天线罩平板测试中求解透过真值的空间驻波法

在天线罩平板电性能测试中,对平板在接收和发射喇叭间前后运动时的功率透过系数(T^2)和插入相移(IPD)出现的波动现象进行了分析,并提出了一种通过实测功率透过系数波动求平板透过真值的空间驻波法。采用空间驻波法获得的平板透过系数和插入相移值与平板的理论设计计算结果相符,由此可见,这是一种求解透过真值的切实可行的方法,为天线罩的设计提供了一个依据。