ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Акустический интерферометр с бегущими волнами из "Звуковые и ультразвуковые волны Издание 3 " Акустический интерферометр с бегущими волнами. [c.133] При помощи этой установки сравнительно несложно произвести точные измерения скорости звука. Это можно сделать следующим образом. [c.133] Фотографии с экрана электронно-лучевой трубки. В скобках указана разность фаз. [c.134] Осциллограф при таком включении представляет собой прибор, С помощью которого можно измерять разность фаз между двумя синусоидальными колебаниями. Такие приборы называются фазометрами. [c.135] В том случае, если отношение частот этих колебаний представляет собой отношение целых чисел. [c.135] Возвратимся к нашему опыту. Предположим, что когда мы произвели указанные выше соединения приборов (рис, 79), у нас получилась фигура Лиссажу, имеющая вид эллипса. Если постепенно передвигать стойку с микрофоном, удаляя ее от громкоговорителя, то мы увидим, что фигура Лиссажу на экране трубки будет поворачиваться. Она займет положение, указанное на рис. 78 вверху справа (180°), пройдет все положения справа налево до 0° (или 360°), затем даст картины, соответствующие 45°, 90° и т. д. [c.135] Времени. Если бы это было не так, то картина на экране катодной трубки не была бы неподвижной. [c.136] результат нашего опыта становится теперь понятным при удалении микрофона от громкоговорителя разность фаз звуковых давлений в точках их расположения должна меняться соответственно должна меняться и разность фаз электрических колебаний с выхода звукового генератора и микрофона. [c.137] Между двумя любыми точками пространства, где распространяются бегущие звуковые волны, разность фазы колебаний давления (и других акустических величин— смещения частиц воздуха, акустической скорости и пр.) остается постоянной с течением времени. [c.137] Громкоговоритель и микрофон удалены друг от друга ьа расстояние одной длины волны. [c.137] Таким образом, наш опыт позволяет измерить скорость звука. Чтобы произвести это измерение более точно, нужно передвинуть микрофон на возможно большее расстояние, чтобы число полных поворотов фигуры Лиссажу было больше, так как тогда уменьшится ошибка в точности отсчета разности фаз. Если электронно-лучевая трубка имеет хорошую фокусировку и дает на экране тонкую светящуюся линию, то при 0° или 180° разности фаз (прямая) могут быть отмечены изменения в фазе около ° (в этом случае прямая превращается в очень сильно вытянутый эллипс) поэтому отсчет числа поворотов фигуры Лиссажу следует начинать и заканчивать с положения прямой линии. [c.138] При изменении частоты от 5000 до 6000 гц мы действительно увидим, что фигура Лиссажу совершит — = = 10 полных оборотов. [c.138] В отличие от первого способа измерения скорости звука с, когда частота звука оставалась неизменной и передвигался приемник звука, во втором способе, когда частота звука меняется, а неизменным остается расстояние от источника до приемника звука, мы можем определить точное значение скорости с только в том случае, если при всех частотах от Д до эта скорость имеет постоянное значение. Другими словами, второй метод измерения скорости годится только тогда, когда нет дисперсии звука. [c.139] Все опыты по измерению скорости звука, которые мы здесь кратко описали, можно легко провести в комнате, располагая указанной выше аппаратурой. [c.139] Изменения разности фаз при изменении частоты генератора можно не только наблюдать на экране электронного осциллографа их можно зарегистрировать при помощи шлейфового осциллографа. Схема такой регистрации с применением специального фазометра и шлейфового осциллографа приведена на рис. 81. [c.139] Слева — звуковой генератор и громкоговоритель, справа — микрофон, усилитель фазометр и шлейфовый осциллограф. [c.140] И равен, например, 10 миллиамперам ма) при сро — 1 = = 180° ток равен 5 жа и т. д. Когда ср., — ср переходит через 0°, величина тока испытывает скачок от 10 ма до 0. [c.141] На рис. 82 приведена запись изменения разности фаз, полученная при расстоянии между репродуктором и микрофоном, равном 14,7 м, и изменении частоты от 2000 до 5000 гц (/2 — /1 = 3000 гц). Отрезки горизонтальных прямых линий на записи (слева и справа) соответствуют выключенному звуку, резкие скачки фазы сверху вниз — переходу разности фаз через 0°, а расстояние от верхней точки (в которой начинается скачок) до нижней соответствует разности фаз 360°. [c.141] Определив из этой записи число наклонных линий N (их число на записи равно 127), т. е. число полных изменений разности фаз на 360°, по приведенным ранее формулам легко найти скорость звука. [c.141] Описанный нами метод измерения скорости звука является наиболее точным он носит название метода акустического интерферометра с бегущей волной (в отличие от акустического интерферометра со стоячими волнами, о котором мы будем говорить в следующей главе). Однако, строго говоря, в данном случае мы имеем дело не с чистой интерференцией, как мы ее определяли выше, т. е. с наложением двух (или, вообще, нескольких) волн в какой-либо точке пространства, а со сложением двух колебаний одной и той же частоты. [c.141] Вернуться к основной статье