[发明专利]一种超声双缝干涉声速测量仪器及其测量方法

说明书

本发明提出的是一种超声双缝干涉声速测量仪器及其测量方法，其结构包括超声信号源，双踪示波器，接收换能器，滑槽，载物台，读数盘，小游标，双缝装置，发射换能器；其中载物台设于读数盘上表面中心处，后端固定双缝装置，双缝装置连接发射换能器；2个小游标对称设于读数盘的上表面边缘，读数盘的前端连接滑槽，滑槽上设有接收换能器；超声信号源的S1端口连接发射换能器，S2端口连接接收换能器，Y2端口连接双踪示波器的CH2(Y)端口。优点：1）仪器结构简单，操作流程方便；2）利用双缝干涉原理测量声速，有利于学生对声波动特性的理解；3）原理简单，可视性强，能直观显示双缝干涉现象；4）避免测量过程中的回程误差。

技术领域

本发明涉及的是一种超声双缝干涉声速测量仪器及其测量方法，属于测量教学仪器技术领域。

背景技术

在现有技术中，测量超声波声速的方法主要包括以下几种：1）驻波法测声速，通过入射波和反射波合成后形成驻波，根据驻波相邻波节的间距来测量声波的波长和声速；2）相位法测声速，将发射波通过传声媒质到达接收器，在同一时刻发射处的波与接收处的波存在相位差，将发射波和接受波分别输入到示波器的x和y输入口，由于接受信号的位置不同，其与发射波滞后的相位也不同，利用示波器的李萨如图形来观察和测量声波的波长和声速；3）时差法，将声波在介质中传播不同的距离，通过距离差和时间差来计算声速。

以上几种测量方法中，传统的驻波法和相位法在测量声速时，由于在接收器和发射器之间的波的形式较为复杂，使得两种方法的原理描述复杂，学生不易理解和掌握，而时差法由于距离短，测量误差较大。本发明根据光学中杨氏双缝干涉实验原理设计出超声波双缝干涉测量声速的实验装置，运用波的干涉原理，将声波接收器接受到的干涉信号输入到示波器，通过示波器来显示干涉相长和干涉相消现象。

发明内容

本发明提出的是一种不同于运用驻波法、相位法和时差法测量声速的超声双缝干涉声速测量仪器及测量方法，该仪器结构简单，测量原理和操作流程方便，可视度好，且数据测量可靠，能够避免测量过程中的回程误差问题，且更利于在教学过程中提高学生对波的干涉特性的理解。

本发明的技术解决方案：一种超声双缝干涉声速测量仪器，其结构包括超声信号源1，双踪示波器2，接收换能器3，滑槽4，载物台5，读数盘6，小游标7，双缝装置8，发射换能器9；其中载物台5设于读数盘6上表面中心处，载物台5的后端固定双缝装置8，双缝装置8连接发射换能器9；2个小游标7以载物台5为中心对称设于读数盘6的上表面边缘，读数盘6的前端连接滑槽4，滑槽4上设有接收换能器3；超声信号源1的S1端口连接发射换能器9，S2端口连接接收换能器3，Y2端口连接双踪示波器2的CH2(Y)端口。

本发明的优点：

1）仪器结构简单，操作流程方便；

2）利用双缝干涉原理测量声速，有利于学生对声波动特性的理解；

3）原理简单，可视性强，能直观显示双缝干涉现象；

4）避免测量过程中的回程误差。

附图说明

附图1是超声双缝干涉声速测量仪器的结构示意图。

附图2是超声双缝干涉声速测量仪器的测量原理图。

图中1是超声信号源，2是双踪示波器，3是接收换能器，4是滑槽，5是载物台，6是读数盘，7是小游标，8是双缝装置，9是发射换能器。

具体实施方式