例如V =L/t=216.51/164=1320m/s其余计算结果见下表:
测量次数i 温度T (℃ ) 距离L(㎜) 时间t (us) 速度v(m/s)
1 20 216.51 164 1320
2 27 216.51 163 1328
3 36 216.51 162 1336
4 48 216.51 161 1344
5 59 216.51 160 1353
6 70 216.51 159 1362
7 73 216.51 158 1370
表3蒸馏水中温度与速度实验研究数据处理
测量次数i 温度T (℃) 距离L( ㎜ ) 时间t (us) 速度v(m/s)
1 20 216.51 144 1490
2 30 216.51 143 1510
3 40 216.51 142 1517
4 54 216.51 141 1530
5 58 216.51 140 1542
6 62 216.51 139 1557
7 66 216.51 138 1568
8 70 216.51 137 1580
9 73 216.51 136 1592
表4自来水中温度与速度实验研究数据数据处理
4.3绘制曲线图

5实验结论与讨论
本文利用时差法测量超声波在液体中声速的传播特性。实验测量原理简单,方法可行,测量结果精确度高。本文以蒸馏水和自来水为例。检测了水在20~73℃温度范围超声波在水中声速与温度关系的传播特性。给出了不同温度下速度与温度的关系曲线图。实验结果表明随着温度的升高声速变大。虽然在同一温度范围内测量声速,但自来水和蒸馏水中的变化趋势明显不同,蒸馏水中声速变化均匀,而自来水中声速随温度变化较复杂,在20~55℃声速变化较缓慢。55~73℃声速变化较快。这与它们的成分不同有关,自来水中成分复杂。这其中主要因素主要是因为散射、衰减、吸收、外界因素等。为完善检测方法和检测系统提供了参考。从资料中可知,当外界压强为一个大气压时,超声波在水中的声速先是由温度的升高而变大,直至温度达到73℃时为止,然后随温度的继续升高而减少[12]。由于实验条件所制,本实验无法测量73℃以后声速随温度的变化关系。
6结束语
结果表明,在自来水和蒸馏水中声速随温度的升高而增加,而且自来水中的声速比蒸馏水中的声速大。且在同一温度变化范围内,自来水中比在蒸馏水中声速的变化趋势大,本文利用超声波采用时差法测定蒸馏水和自来水的速度,拓宽了液体速度的测量方法。从测试结果可以看出,这种测量液体的方法确实可靠,在教学中可以把这种方法介绍给学生,使他们学会用不同的仪器,不同的方法来测量液体的速度,从而培养他们发散思维能力,应用只是解决实际问题的能力。
参考文献
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