Описание установки. Схема установки для определения скорости звука приведена на рис

Схема установки для определения скорости звука приведена на рис. 3.

Рис. 3

Установка состоит из следующих устройств:

ЗГ – звуковой генератор. Частота генерации определяется положением переключателя «Установка частоты»;

УМ – усилитель мощности электрических колебаний, к выходу которого подключен громкоговоритель (Гр), преобразующий электрические колебания в звуковые;

У – усилитель, служащий для усиления сигнала микрофона (М).

ЭО – электронный осциллограф, служащий для регистрации разности фаз между колебаниями, излучаемыми громкоговорителем и улавливыемыми микрофоном.

Синусоидальный электрический сигнал от звукового генератора подается на вход «X» электронного осциллографа и далее на горизонтально отклоняющие пластины электронного осциллографа. Одновременно сигнал от звукового генератора подается и на усилитель мощности с выхода которого сигнал поступает на громкоговоритель. Громкоговоритель является источником звуковых волн. Звуковая волна, пройдя некоторое расстояние l, достигает микрофона. При этом она изменит фазу колебаний относительно сигнала генератора на , где l – расстояние между громкоговорителем и микрофоном. Микрофон преобразует звуковые колебания в электрические, которые после усиления подаются на вход «Y» и далее на вертикально отклоняющие пластины ЭО. Осциллограф служит для регистрации разности фаз колебаний , поступающих от ЗГ и микрофона.

На экране электронно-лучевой трубки ЭО происходит сложений взаимно перпендикулярных колебаний. При разности фаз колебаний Dj = np, где n = 0,1,2,3… будут наблюдаться прямые линии. При других разностях фаз – эллипсы.

Случай 1. Пусть на входы Х и Y подаются сигналы:

, , (16)

т.е. разность фаз между сигналами. Dj = 0. Чтобы получить траекторию луча необходимо исключить время из уравнений (16). Разделим первое уравнение на второе и выразим y. . Мы получили уравнение прямой, проходящей через начало координат.

Случай 2. Пусть на входы Х и Y подаются сигналы:

, . (17)

Т.к. по формулам привидения , то разность фаз между сигналами будет . Найдем вид траектории луча на экране осциллографа. Выразим из уравнений (17) синус и косинус, возведем их в квадрат и сложив, получим: . Это уравнение эллипса. Если а = b= R, то эллипс превращается в окружность радиуса R: .

Таким образом, вид траектории луча на экране осциллографа зависит от разности фаз сигналов, подаваемых на входы X и Y. Разность фаз сигналов зависит от расстояния между источником и приемником звука: если расстояние изменяется на целое число длин волн, Фаза принимаемого сигнала изменяется на целое число , и картинка на экране повторяется.

Зная частоту звука, излучаемого громкоговорителем, можно вычислить скорость по формуле .

Дата добавления: 2014-07-19; просмотров: 215; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!