т.2 No 1

11

Поперечные акустические волны в газе

3. Методика проведения эксперимента

Как было сказано ранее, в задачи эксперимента входила фиксация факта существования поперечной акустической волны и нахождение четырёх зависимостей A_m () , _m () ,  A_m (r) , _d (r) . Эксперимент осуществлялся на частоте 7,4 кГц при расстояниях между излучателем и приёмником от 75 до 900 мм.

При нахождении зависимостей A_m () и A_m (r)  главный интерес представляла не абсолютная амплитуда сигнала, а её изменение в зависимости от угла и расстояния r. Это значительно облегчало метрологическое обеспечение эксперимента, поскольку при этом ряд систематических погрешностей становились несущественными и величину амплитуды можно было измерять в некоторых условных единицах (что и делалось).

В зависимости _d (r) основной интерес также представляет изменение фазы запаздывания с расстоянием между излучателем и приёмником, поскольку для скорости распространения волны, определявшейся на основе данной характеристики, важна именно разность фаз между отсчётными значениями, хотя измерения уже нельзя было проводить в условных единицах. Поэтому в данном случае систематические погрешности также не влияли на результаты измерений. Кроме того, за нулевое значение фазы запаздывания правомерно было принять её значение при минимальном расстоянии между приборами.

Аналогично и для зависимости _m () , с той лишь разницей, что необходимо было чётко фиксировать параллельность излучателя и приёмника в качестве отсчётной точки. Хотя и в этом случае, поскольку измерения осуществлялись в пределах полного периода изменения , малые ошибки в определении параллельности плоскостей поляризации не могли повлиять на констатацию факта поперечности акустической волны.

Измерение фазы запаздывания осуществлялось по горизонтальному смещению синусоиды на экране осциллографа, работающего, как было уже сказано, в ждущем режиме развёртки, при изменении положения излучателя по отношению к приёмнику.

Для вычисления фазы использовалось выражение:

где  _f x - смещение синусоиды, измеренное по экрану осциллографа; p_f - калиброванный коэффициент развёртки; f - частота сигнала.

Так как весь комплекс измерений проводился при неизменной частоте f, то погрешность измерения фазы определяется погрешностью коэффициента развёртки p_f и погрешностью отсчёта значений смещения синусоиды на экране осциллографа  _f x:

Согласно паспортным данным, отношение p_f / p_f не превышало 5%. Отношение же _f x/ _f x  в выражении (3) можно сделать малым при использовании в измерениях максимально возможной развёртки сигнала. Практически / не превышало 8%, что вполне достаточно для установочного эксперимента. Хотя при малых значениях амплитуды сигнала, где уровень шума был велик, погрешность, естественно, возрастала и доходила до 15- 20%. но это были малые участки, неспособные повлиять на картину исследуемых процессов в целом. Последнее же и было поставлено основной задачей эксперимента.