Порядок выполнения работы

1. Проверить правильность соединения электронного блока с микрофоном, электромагнитными датчиками, громкоговори-телем и осциллографом, а также наличие заземления установки.

Подключить установку к сети 220 В и нажать кнопку "Сеть". После этого должна загореться цифровая индикация электронного блока. Установить ручку "Выход" в среднее по-ложение и дать электронному блоку в течение 5 – 10 минут выйти на устойчивый режим работы.

2. Определить скорость звука в воздухе. Для этого нажать кнопку "Воздух", а микрофон отодвинуть от громкоговори-теля примерно на 2/3 полного размаха шкалы. Ручками гру-бой и плавной регулировки частоты генератора электронного блока установить на индикаторной панели некоторую час-тоту, например 1 кГц. При этом должен быть слышен звук ра-ботающего громкоговорителя.

Установить осциллограф в положение "Развертка" и руч-кой "Выход" электронного блока, а также регулировкой уси-лителей каналов осциллографа, добиться равенства на экране осциллографа амплитуд синусоид, снимаемых с клемм X и Y электронного блока.

Переключить осциллограф в режим работы "Фазовая плос-кость" и переместить в центр экрана образующуюся фигуру Лиссажу.

Плавным перемещением микрофона вдоль волновода уста-новить фигуры Лиссажу, соответствующие фазам (пря-мая линия, расположенная под углом около к оси X) и (возвращение после перехода фигур Лиссажу через фор-мы эллипс, круг, эллипс к исходному состоянию).

Измерить разность расстояний ( ) между микрофоном и громкоговорителем для обеих фаз. Результаты измерений занести в таблицу 2 и по формуле (8.13) рассчитать экспери-ментальное значение скорости звука в воздухе.

Таблица 2

№ пп	, Гц	, м	, м·с
1
2
…
n
Среднее значение скорости ,
Среднеквадратическое отклонение ,
Доверительный интервал ,

3. Изменяя частоту генератора с интервалом 0,5 – 1 кГц в пределах от 1 до 5 кГц, выполнить 5 – 10 измерений ско-рости звука в воздухе в соответствии с порядком, изложен-ным в п.2. Результаты измерений занести в таблицу 2.

4. Вычислить по данным таблицы 2 следующие величины:

Математическое ожидание скорости звука

, (8.15)

где – число измерений.

Среднеквадратическое отклонение:

. (8.16)

Доверительный интервал для выбранной доверительной ве-роятности ( ):

, (8.17)

где – коэффициент Стьюдента (см. Приложение 1).

5. Рассчитать по формуле (8.11) теоретическое значение скорости звука ( ) с учетом условий проведения экс-перимента и определить относительную погрешность измере-ния среднего значения:

. (8.18)

6. Определить скорость звука в металле. Для этого нажать кнопку "Металл". К средней части кронштейна 10 при помо-щи замка 8 прикрепить стержень из стали и выставить при по-мощи щупа зазоры порядка 0,1 – 0,3 мм между торцами стерж-ня, датчиком 5 и приемником 4.

Ручками грубой и плавной регулировки установить частоту около 8500 Гц, а регулятор "Выход" повернуть в крайнее по-ложение вправо.

Установить осциллограф в положение "Развертка" и, регу-лируя усиление осциллографа, установить амплитуду изобра-жения сигнала порядка третьей части высоты экрана.

Регулируя величину зазоров между торцами стержня, дат-чиком и приемником, а также плавно изменяя частоту генера-тора в сторону увеличения и уменьшения относительно уста-новленной начальной величины, добиться резкого (примерно в 2 – 4 раза) увеличения амплитуды сигнала на экране осцил-лографа. Результаты измерений занести в таблицу 3, анало-гичную по форме таблице 2. Скорость распространения звука в металле определяется по формуле (8.14).

7. Повторить результаты измерений по п.6 не менее 4 – 5 раз, после чего по формулам (8.15), (8.16) и (8.17) вычислить статистические характеристики скорости звука в стали.

Вычислить теоретическое значение скорости звука в стали по формуле (8.12) и определить относительную погрешность измерения среднего значения скорости по формуле (8.18).

8. Заменить стальной стержень алюминиевым, а затем ла-тунным, повторяя в каждом случае все операции, перечис-ленные в пп. 6, 7, включая составление соответствующих таб-лиц 4, 5 и обработку полученных результатов.