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声速测量实验报告
：陈岩松
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声速测量实验报告
：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
用驻波法和相位法测声速。
学会用逐差法进行数据处理。
了解声波在空气中的传播速度与气体状态参量的关系。
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。
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
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的整数倍，这两点的距离等于波长的整数倍，即〔为一整数〕。
假设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。
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，假设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到达最大值。
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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
驻波法测声速
如下图连接好电路，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。
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到达最大，读出共振频率。
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
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的位置
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…
用逐差法计算出波长的平均值。
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
继续缓慢移开，依次记下10个示波器上李萨如图形为直线时游标卡尺的读数…
用逐差法算出声波波长的平均值。
学录
共振频率
驻波法 数据记录如下(单位：mm〕：


由上表可得下表〔其中， 单位：cm〕

下面用逐差法求声波波长
=
=
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则波长=
=
下面计算声波速度的不确定度
先计算的不确定度，
=
从而=，
所以
求出
实验结果为
数据记录〔单位：mm〕
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从而得到下表〔 ，单位：mm〕

=
则
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下面计算声波速度的不确定