2015年3月27日 星期五

測量聲音速度的裝置

從這邊看到仿製的
http://www.toray.co.jp/tsf/rika/pdf/h23_03.pdf

材料有壓電片,水管,3.5mm耳機端子母頭,有彈性的塑膠膜,例如氣球或乳膠手套。導線若干。


壓電片長這樣,一片十塊錢。正面有白白的,背面沒有。白的跟黃的,就是兩極。受壓的時候,就會輸出電壓訊號。

第一步就是用兩條導線從兩極連接出來。



另一頭就焊上3.5mm的耳機端子母頭。正負極無所謂。然後把做好的東西,固定在管子的一端。我是用熱融膠。管子長度弄個一公尺差不多可以。

因為我手邊的PVC水管粗了點,所以我就拿了之前別人給我的鐵架的其中一支腳。把壓電片黏上去。這個鐵管還可以伸縮,就變成可以改變一下距離測量聲速了。

管子的另一端,就包上彈性膜。本來想用氣球不過臨時找不到,就拿實驗的乳膠手套包上去,黏起來固定。手一敲薄膜,就會有個聲音傳遞到壓電片,輸出一個電壓的pulse。然後彈回薄膜再彈回去,就會有第二個訊號。

兩個訊號距離的時間間隔就是聲音走了兩公尺的時間。


打開audacity錄音,就可以錄到這樣的波型。可以看到波是重複出現的。我抓上面連續三個peak的中間那個peak。點下去拖曳,深色的部份,就是聲音來回一次的間隔。

audacity下方會記錄取樣點,可以看到起始取樣點是38256, 終點是38510。也就是起點到終點經過254個採樣點。採樣頻率是44100Hz, 所以就代表254個採樣點是254/44100秒。

有時間,有距離,當然可以算出聲速= 347.2m/s。

拿出溫度計,發現室內溫度大約是21.9度,所以聲速理論值(不要叫我算濕度的影響了)是344.1,誤差值為0.89%,算是很不錯了吧!

把管子換成鋁管,裡面加熱,然後放個k-type溫度計,應該有機會做溫度和聲速的關係實驗吧

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