基于超声波干涉的峰谷法计算声速值及实验误差探讨

介绍了基于Cassy Lab软件下的超声波干涉实验,提出了利用超声波干涉现象测量声速的方法.根据干涉理论推导了峰谷法测量声速的计算公式.分析和探讨了峰谷法计算声速的误差来源和改进方法.     

干涉法测量气体低压下声速的实验研究

介绍了干涉法测量气体声速的试验原理和变程干涉声速测量的实验系统,使用本套测量系统测得的气体声速的精度可达5×10-4。根据热力学原理,分析了气体声速与理想气体比定压热容之间的物理关系。在本套实验系统上测得了一批高精度的新环保制冷剂的气相声速数据,并可进一步确定其理想气体比定压热容.     

超声干涉法测量液体声速

研究了声速测量 ,介绍超声干涉测量液体声速的原理和技术。     

测量液体声速的几种方法的探讨

由于声速与物质的物理属性密切相关，故在检测计量中，许多被测量量都可直接或间接地转化为声速的测量，精确地测量声速具有很重要的现实意义。本介绍了三种利用超声波测量液体声速的方法，并且对超声光栅法、超声干涉法和超声相位法进行了比较实验根据三种方法的测量精度，分析了产生误差的原因，并且对现有的实验设备提出了改进的设想。     

应用时差法测量声速

共振干涉法和相位比较法是大学物理实验中常用的测量声速的方法,但工程应用很广泛的时差法测量声速却很少在大学物理实验内容中涉及。在文中实验用时差法测量声速的实验结果和理论值相符较好,并对实验结果进行讨论和分析。     

声速的测定

一、引言声速是描述声波在介质中传播特性的一个基本物理量。它的测量方法可分为两类。第一类方法是根据C=l/t,测量长度l和时间间隔t即可算出声速C。第二类方法是利用C=f·λ,测出频率和波长后就可算出声速C。本实验所采用的共振干涉法和相位比较法是属于第二类方法。     

双缝干涉测量超声波声速

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,将声波接收器接收到的干涉信号输入到示波器,通过示波器来显示干涉极大和干涉极小现象,利用分光计的双游标读数原理测量干涉极大和干涉极小对应的θ角.通过实验数据计算得出干涉极大和极小对应的声速分别为(336.2±0.3)m/s,(338.8±0.2)m/s.     

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.     

深海近距离声场频率-距离干涉结构反演海底声学参数

地声反演一般存在多解性的问题,不易有效分离沉积层声速与厚度,本文提出了一种当声源与接收水听器分别位于海面与海底附近时匹配声场干涉周期反演深海沉积层声速与厚度的方法。该声场周期结构由直达波与海底沉积层反射回波干涉形成,其干涉周期受沉积层声速和厚度影响,通过匹配实测与理论计算的声场干涉周期可有效反演沉积层声速和厚度。开展了深海实验验证,利用水听器接收到的近距离船舶噪声的声场干涉条纹,反演得到的实验海域海底沉积层声速与该海域海底表层采样平均值差小于20 m/s。数值仿真与实验结果表明该方法可以有效反演沉积层的声速与厚度。      

边界层效应对定程干涉法声速测量的影响

定程干涉法是精度最高的气相声速测量方法,本文再现了定程干涉法共振频率的导出过程,在此基础上复现了边界层修正式的导出过程。最后以声速数据丰富的Ar为例,分析了边界层对这两种定程干涉法测量的影响规律。结果表明:边界层对定程干涉法声速测量有着显著的影响;边界层的影响随温度升高而增大、随压力升高而降低;适当增加共鸣腔体的几何尺寸有利于减小边界层效应的影响。     

自制声波干涉仪

用自制音频振荡器给2个电声性能相同的扬声器提供音频信号使其发声,在空间形成两列频率相同的声波,并通过声音的强弱来演示声波的干涉现象.     

声波干涉演示实验的探讨

从波的叠加原理和波的干涉条件出发对纵波的干涉问题进行了分析，在此基础上对声波干涉实验的关键、方法及注意事项做了讨论。     

共振干涉法声速测定中声强减损的讨论

介绍子在共振干涉声速测定中,随接收探头和发射探头的距离增加,声强（能流密度）减小的规律和机制,指出了发射探头活塞式振动是导致能流密度减少的主要原因。     

Computing the sound power in non-uniform flow

An expression for the sound power in an annular duct with swirling mean flow is derived in the high-frequency limit relevant to fan aeroacoustics. The sound power is expressed in terms of the duct normal modes which are computed for several mean flows. It is shown that the mean flow non-uniformity modifies both the pressure-dominated modes and the expression for the sound power. The pressure-dominated modes are not orthogonal and thus one must account for interference between the different radial modes. The interference effects are small for the case of a potential mean flow. For a vortical mean flow interference terms may become significant.     

使用脉冲声和矢量传声器的现场测量吸声系数

使用不同声源利用矢量传声器对毛毡材料进行现场吸声系数测试,研究了不同背景下不同声源的抗噪能力。矢量传声器可以同时测得声压和质点振速信号,进而可计算得到阻抗,利用自由空间和材料表面的阻抗可计算得到材料的吸声系数。在此次实验中,使用不同声源分别在无干扰和有一白噪声干扰源的两种情况下进行测试。结果表明,使用对数扫频脉冲和巴特沃斯脉冲测试所得的吸声系数曲线更平滑,说明脉冲声可以有效降低环境反射的影响,在高噪声背景下使用对数扫频脉冲测试所得的结果基本没有受到背景噪声的影响,说明对数扫频脉冲的抗噪能力更强。因此,使用对数扫频脉冲作为声源进行测试可有效减弱环境反射和背景噪声的影响。     

Propagation and radiation of sound in a finite length duct

An analysis has been carried out to investigate sound transmission in an unflanged circular duct of finite length. A new formulation for calculating the generalized radiation impedance of the opening of a finite length duct with a spinning source inside is presented. The effect of interference between the duct apertures at its two ends is identified in the calculations of radiation impedance, reflection coefficient, and the far field radiation pattern. The results show that the degree of interference between the two ends reduces for high frequency waves and/or for long ducts. Further, the interference effects on the far field for spinning sound are more serious than those for non-spinning sound.     

对两种声速测定方法的剖析

为了方便教学，对用共振干涉法和相位比较法测定超声声速的原理进行了剖析、对比。     

Spectrogram and localization of a sound source in shallow water

The paper describes an approach to detecting a sound source and estimating the radial velocity and distance from the receiver, based on repeat Fourier transformation of the interference pattern formed during motion. The obtained spectrogram contains localized domains of the spectral density of single modes. We estimate the localization domain and spectral density distribution and discuss the resolution of moving sound sources. We present the results of a field experiment and consider the interference immunity of the approach for localizing a source using a single receiver.     

Interference acoustooptic technique for sound velocity measurements

The effect of an acoustic link between a buffer and a solid sample on the accuracy of the sound velocity measurements in the sample by interference techniques and, in particular, the interference acoustooptic technique [11] is considered. The phase difference between the waves going out of the sample and reflected from it, which is introduced by the acoustic link, is determined. It is demonstrated that, in the range of link thicknesses 0.1≤h≤1.0 µm, the correction to the sound velocity depends little on the link thickness. A procedure that allows one to determine this correction and the actual sound velocity in each specific case is proposed.     

典型深海声场频率-距离干涉结构分析及实验研究

基于射线理论分析了在典型深海情况下声源与接收水听器位于海水表层时声场频率-距离干涉结构,给出了直达声作用区与影区情况下声场频率-距离干涉结构的近似理论表达式。数值仿真与实验结果表明:在直达声作用区内,由直达声与海面一次反射声形成声场干涉结构,频率域干涉周期为该两条声线到达时间差的倒数;在影区内,由声源-海底-接收器、声源-海面-海底-接收器、声源-海底-海面-接收器和声源-海面-海底-海面-接收器四条声线形成声场干涉结构,声强随着频率具有两种干涉周期,分别随着声源深度、接收水听器深度的增大而减小,并与收发距离有关。本文给出的理论表达式可以较好的解释实验观测到的声场频率-距离干涉结构。