声速测量实验报告

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1、声速测量实验报告姓名：陈岩松学号：5501215012班级：本硕实验班151班实验名称声速的测量实验目的1.用驻波法和相位法测声速。2.学会用逐差法进行数据处理。3.了解声波在空气中的传播速度与气体状态参量的关系。4.了解压电换能器的功能和培养综合使用仪器的功能。实验原理声速、声源振动频率和波长之间的关系是所以只要测得声波的频率和波长，就可以求得声速。其中声波频率频率计测得。本实验的主要任务是测量声波波长，用驻波法和相位法测量。1.相位法波是振动状态的传播，也可以说是相位的传播。在波的传播方向上任何两点，如果其振动状态相同或者其相位差为的整数倍，这两点的距离等于波长的整数倍，即（为

2、一整数）。若超声波发出的声波是平面波，当接收器面垂直于波的传播方向时，其端面上各点都具有相同的相位。沿传播方向移动接收器时，总可以找到一个位置使得接收到的信号与发射器的电信号同相。继续移动接收器，直到找到的信号再一次与发射器的激励电信号同相时，移过的这段距离就等于声波的波长。实际操作时，我们用的是利用李萨如图形寻找同相或反相时椭圆退化成直线的点。1.驻波法按照驻波动理论，超声波发生器发出的平面波经介质到接收器，若接收面与发射面平行，声波在接收面就会被垂直反射，于是平面声波在两端面间来回反射并叠加。当接收端面与发射头间的距离恰好等于半波长的整数倍时，叠加后的波就形成驻波。此时相邻两波

3、节间的距离等于半个波长。当发生器的激励频率等于驻波系统的固有频率（本实验中压电陶瓷的固有频率）时，会产生驻波共振波腹处的振幅达到最大值。声波是一种纵波。由纵波的性质知，驻波波节处的声压最大。当发生共振时，接收端面处为一波节，接收到的声压最大，转换成的电信号也最强。移动接收器到某个共振位置时，示波器上又会出现最强的信号，继续移动到某个共振位置，则两次共振位置之间的距离即为。实验仪器声速测量仪、示波器、信号发生器。实验内容及步骤1.驻波法测声速（1）如图所示连接好电路，让和靠近并留有适当的空隙，使两端面平行且与游标尺正交。（2）根据实验给出的压电换能器的振动频率，将信号发生器的输出频率

4、调至附近，缓慢移动，当在示波器上看到正弦波首次出现振幅较大处，固定，在仔细微调信号发生器的输出频率，使荧光屏上图形振幅达到最大，读出共振频率。（3）在共振条件下，将移近，在缓慢移开，当示波器上出现振幅最大时，记下的位置（4）由近及远移动，逐次记下各振幅最大时的位置，连续测10个数据…（1）用逐差法计算出波长的平均值。2.用相位法测声速（1）调节示波器使，将“秒/格”旋钮旋至利用李萨如图形观察发射波与接收波的相位差，找出同相点。（2）在共振条件下，使靠近，然后慢慢移开，当示波器上出现倾斜线时，微调游标卡尺上的微调螺丝，使图形稳定，记下的位置（3）继续缓慢移开，依次记下10个示波器上李

5、萨如图形为直线时游标卡尺的读数…（4）用逐差法算出声波波长的平均值。数据处理及记录共振频率=37.613kHz1.驻波法数据记录如下(单位：mm）：89.06893.19897.976102.679107.185111.756116.589121.208125.822130.357135.019由上表可得下表（其中，单位：cm）23.39123.23223.14323.17223.2639.35649.29289.25729.26889.3052下面用逐差法求声波波长===4.648则波长==9.296=下面计算声波速度的不确定度先计算的不确定度，=0.0466mm=0.01mm从

6、而=0.0476mm，0.01kHz所以求出实验结果为2.相位法数据记录（单位：mm）138.942148.180157.406166.548175.821184.903194.902203.355212.676222.072231.213从而得到下表（，单位：mm）46.72245.89546.12846.25146.3109.3449.1799.2269.2509.262==9.252mm则下面计算声波速度的不确定度先计算的不确定度，=0.0729mm=0.01mm从而=0.0736mm，0.01kHz所以求出实验结果为实验结果分析及小结1.驻波法实验结果表示为2.相位法实验结

7、果表示为误差分析：（1）发射换能器与接受换能器之间可能不是严格的驻波场（2）仪器的螺距误差可能存在（1）示波器上波形线条较粗，判断振幅最大有视觉误差（2）观察李萨如图形时，并不能十分准确控制每一次图形变成直线时都是严格的直线（3）调节超声波共振频率会有一定误差。实验的收获、总结、体会1.这次的实验让我有耳目一新的感觉，因为确实是第一次一开始完全靠自己去完成一个实验，当时做实验的时候觉得确实挺难的，很多术语概念不熟悉，但是正是因为这样的一种新的做实验的模式，才体现了大学