卢冠宇

项目背景

声音是重要的通讯载体，超声医疗、声呐探测在生活与高科技的发展中发挥着重要作用。声音的本质是一种波，需要依靠媒质传播，媒质一旦改变，必然影响声音传播。但是，如果空气的状态改变，传播的性质又会发生怎样的改变？声速在常压空气中的传播性质已经被广泛研究，但是声波在极端压强下的传播特性的研究依然较少。本课题选取在一定真空条件下研究声速的传播与环境条件的关系，丰富声音传播的性质。

研究目的

利用旋转方法在较小的空间内产生比较明显的多普勒效应，利用多普勒效应测量不同真空度下的声速，从而研究声速与气压、温度、湿度的关系，并进一步设计相关的传感器。

设计思路

当声波源与接收者相对静止时，接收者接收到的声波频率等于声波源频率;当声波源与接收者相向运动时，接收者接收到的声波频率增加;反之，当声波源与接收者远离时，接收者接收到的声波频率变小。因此实验设计思路主要从增大相对运动速度或者减小声源声速两方面设计。

对于在固体、液体、气体3种物态中传播的声音，在气体中传播的声速最小，因此相同的声源与探测器相对运动速度产生的多普勒效应也最明显，有利于探究声波传播的物理机制，所以我们选择在空气中进行实验。

由于多普勒效应与声源和接收者的相对运动速度v成正比，因此尽可能提高v的值是实验的关键之一。如果采用常规直线运动，势必要准备较长的距离和轨道，在较小空间内难以实现，因此，本实验采用旋转方法，通过高转速的马达带动声源或接收者，使得多普勒效应可以在较小的空间内产生较明显效果，从而容易测定。……