示波器的原理和使用声速测量
声速测量实验报告 声速测量实验数据
声速测量实验报告声速测量实验数据一、实验目的1、了解声速测量的基本原理和方法。
2、学习使用驻波法和相位比较法测量声速。
3、掌握示波器和信号发生器的使用方法。
二、实验原理1、驻波法声波在介质中传播时，在入射波和反射波相遇处会形成驻波。
驻波的相邻波腹（或波节）之间的距离为半波长。
通过测量相邻两个波腹（或波节）之间的距离，就可以计算出声波的波长。
已知声波的频率，由公式＄v ＝fλ$ （其中＄v$ 为声速，＄f$ 为频率，＄λ$ 为波长）即可求出声速。
2、相位比较法当发射波和接收波之间存在相位差时，通过示波器可以观察到李萨如图形。
改变接收端的位置，使相位差发生变化。
当相位差变化一个周期，即李萨如图形从直线变为椭圆再变回直线时，接收端移动的距离等于一个波长。
三、实验仪器1、声速测量仪2、示波器3、信号发生器四、实验步骤1、驻波法连接实验仪器，将信号发生器的输出端连接到声速测量仪的发射端，将示波器的 CH1 通道连接到声速测量仪的接收端。
调节信号发生器的频率，使其在声速测量仪的谐振频率附近，观察示波器上的波形，找到最大振幅对应的频率，即为谐振频率。
缓慢移动声速测量仪的接收端，观察示波器上驻波的形成，记录相邻两个波腹（或波节）之间的距离。
重复测量多次，取平均值计算波长，进而求出声速。
2、相位比较法连接实验仪器，将信号发生器的输出端同时连接到示波器的 CH1和 CH2 通道，将声速测量仪的接收端连接到示波器的 CH2 通道。
调节信号发生器的频率为声速测量仪的谐振频率。
缓慢移动声速测量仪的接收端，观察示波器上的李萨如图形，记录李萨如图形变化一个周期时接收端移动的距离。
重复测量多次，取平均值计算波长，求出声速。
五、实验数据1、驻波法测量数据｜测量次数|相邻波腹（或波节）距离（mm）｜｜｜｜｜1|＿____|｜2|＿____|｜3|＿____|｜4|＿____|｜5|＿____|2、相位比较法测量数据｜测量次数|李萨如图形变化一个周期时接收端移动距离（mm）｜｜｜｜｜1|＿____|｜2|＿____|｜3|＿____|｜4|＿____|｜5|＿____|六、数据处理1、驻波法计算相邻波腹（或波节）距离的平均值：＄＼overline{d} ＝＼frac{d_1 ＋ d_2 ＋ d_3 ＋ d_4 ＋ d_5}｛5}＄波长：＄λ ＝ 2\overline{d}＄声速：＄v ＝fλ$ （其中＄f$ 为谐振频率）2、相位比较法计算李萨如图形变化一个周期时接收端移动距离的平均值：＄＼overline{D} ＝＼frac{D_1 ＋ D_2 ＋ D_3 ＋ D_4 ＋ D_5}｛5}＄波长：＄λ ＝＼overline{D}＄声速：＄v ＝fλ$ （其中＄f$ 为谐振频率）七、误差分析1、系统误差仪器本身的精度限制，如声速测量仪的刻度误差、示波器的测量误差等。
实验报告——声速的测量
声速测量------------------------------------------------------------------------------------------一、【实验名称】声速的测量二、【实验目的】1.了解超声波产生和接收的原理，加深对相位概念的理解。
2.学会测量空气中的声速。
3.了解声波在空气中的传播速度与气体状态参量之间的关系。
4.学会用逐差法处理实验数据。
三、【实验仪器】示波器、信号发生器和声速仪四、【实验原理】由波动理论可知，波速与波长、频率有如下关系：v＝λf，只要知道频率和波长就可以求出波速。
本实验通过低频信号发生器控制换能器，信号发生器的输出频率就是声波频率。
剩下的就是测量声速的波长，这就是本实验的主要任务。
下面介绍两种常用的实验室测量空气中声波波长的方法。
1.相位比较法实验接线如上图所示。
波是振动状态的传播，也可以说是相位的传播。
在声波传播方向上，所有质点的振动相位逐一落后，各点的振动相位又随时间变化。
声波波源和接收点存在着相位差，而这相位差则可以通过比较接收换能器输出的电信号与发射换能器输入的正弦交变电压信号的相位关系中得出，并可利用示波器的李萨如图形来观察。
示波器相位差φ和角频率ω、传播时间t 之间有如下关系：φ=ω·t ω=2π/T t=l/v λ=Tv代入上式得：φ=2πl/λ当l=nλ/2(n=1,2,3,……）时，可得Φ=nπ由上式可知：当接收点和波源的距离变化等于一个波长时，则接收点和波源的位相差也正好变化一个周期（即Φ＝2π）。
实验时，通过改变发射器与接收器之间的距离，观察到相位的变化。
当相位差改变π时，相应距离l的改变量即为半个波长。
2.驻波法如上图所示，实验时将信号发生器输出的正弦电压信号接到发射超声换能器上，超声发射换能器通过电声转换，将电压信号变为超声波，以超声波形式发射出去。
接收换能器通过声电转换，将声波信号变为电压信号后，送入示波器观察。
示波器原理使用与声速测量
示波器的原理和使用及声速测量一．实验目的（1）了解示波器的基本结构及其工作原理，学习并掌握示波器的基本使用方法（2）学习电信号有关参数的基本概念，使用示波器观察波形并进行测量(3)了解声波在空气中传播速度和气体状态参量的关系(4) 了解超声波产生和接受的原理，学习用相位法测量空气中的声速二．实验原理(1)示波器原理框图示波器按显示方式可分为阴极射线示波管和液晶显示两种。
阴极射线示波器一般包括示波管、竖直放大器、水平放大器、扫描发生器、触发同步和直流电源等。
(2)示波器基本结构示波管为示波器的主要部分，包括电子枪、偏转系统和荧光屏三部分，全部密封在真空玻璃外壳内。
电子枪由灯丝、阴极、控制栅极、第一阳极及第二阳极组成。
灯丝加热表面涂有氧化物的阴极，使其发射电子。
因控制栅极电位比阴极低，初速度较大的电子才能通过控制栅极，示波器上的亮度就是通过调整栅极电位来控制的。
阳极电位比阴极电位高很多，电子被阴阳极间的电场加速而形成阴极射线。
当控制栅极、第一阳极及第二阳极的电位调节合适时，射线收到聚焦。
所以第一阳极也称聚焦阳极，而第二阳极电位更高，称为加速阳极。
荧光屏上涂有荧光粉，电子打上去能发出荧光，形成光斑。
性能较好的示波管中，荧光屏玻璃内表面直接刻有坐标刻度，荧光粉紧贴坐标刻度以消除视差。
(3)示波器显示波形的原理竖直偏转板上加交变正弦电压使电子竖直运动，水平偏转板上加锯齿波扫描电压，使电子水平运动。
而电子的运动是竖直方向和水平方向的合成，所以当竖直偏转板电压与水平偏转板电压的周期相等时，在荧光屏上能显示出完整周期的波形图(4)同步触发(5)李萨如图形的基本原理如果示波器的X和Y输入是频率相同或成简单整数比的两个正弦电压，则屏上的光点将呈现特殊形状的轨迹，这种轨迹图称为李萨如图形。
如果做一个限制光点x、y方向变化范围的假想方框，则图形与此框相切时，横边上的切点数nx与竖边上的切点数ny之比恰好等于Y和X输入的两正弦信号的频率之比。
示波器原理与使用、声速测量
f = 5kHz，C = 11.07 10−9 F
所得数据为 R = 0, = 173 R = , = 0
理论值：
R = 2690, = 90
R = 0, = 180 R = , = 0 R = 1 = 2678, = 90
2 fC
与理论值贴近。实验效果良好。
【实验总结】
（1）在是用示波器测量波形的幅度和周期的时候，可以使用示波器的自动测量，但一般误
差较大，所以我们选用手动的光标法进行测量，可以减小一定的误差，但是在测量周期的时
候，比较难定位出 x 轴正好在幅度为 0 的位置，测量周期会有一定的操作难度。
（2）无论是测来波形的幅度周期还是观察利萨如图，选择合适的分度值和扫描频率，可以
v = (346.3 2.5)m / s
【理论值】
开始时室温 t1=21.6°C，湿度 r1=20.4%，结束时室温 t2=21.6℃，湿度 r2=20.4%
取平均值 t=21.6℃，湿度 r=20.4%，查询到 ps=0.0258×105Pa。
根据公式������ = 331.5√(1 + ������ ) (1 + 0.31 ������������������) = 344.6349396(m/s)
得到图像。
10k
20k
30k
40k
50k
增大电阻，三角波转换更明显，同时波峰越来越小。
分析：从 uc
=
−t
E 1− e RC
可以得到
U
' C
=
1
t
当电阻增大时，且 T
e RC RC
RC ，则此时还
声速测量实验的原理与实验步骤
声速测量实验的原理与实验步骤声速测量是一项重要的实验，它可以用于研究和分析声波在不同介质中的传播速度。
本文将介绍声速测量实验的原理和实验步骤。
一、实验原理声速是指声波在单位时间内通过介质的传播距离。
声速的测量可以帮助我们了解介质的性质及声波在不同介质中的传播规律。
声速测量实验主要基于时间和距离的关系来进行。
在实验中，我们可以利用以下公式来计算声速：声速 = 距离 / 时间为了测量声速，实验中通常会使用定距法或共振法。
二、实验步骤1. 材料准备- 信号发生器：用于产生声源信号。
- 麦克风：用于接收声音信号。
- 示波器：用于显示声波信号的波形。
- 测量尺：用于测量传播距离。
- 计时器：用于测量时间。
2. 实验设置- 将信号发生器和麦克风放置在实验台上。
将麦克风固定在一定的位置上，确保其与信号发生器之间的距离为待测距离。
- 将示波器连接至麦克风，以便能够观察到声波的波形。
3. 定距法测量声速- 设置信号发生器产生一个连续的声波信号，并通过麦克风接收。
- 开始测量，同时启动计时器，记录下声波从信号发生器到麦克风的传播时间。
- 使用测量尺准确测量出声波的传播距离。
- 根据声速公式，计算出实验中所测得的声速值。
4. 共振法测量声速- 将信号发生器的频率逐渐调整，直到观察到示波器上声波的共振现象。
- 记录下信号发生器的频率和共振发生的位置。
- 使用测量尺测量共振发生位置的距离，记为 L。
- 根据声速公式，计算出实验中所测得的声速值。
5. 数据处理与分析- 重复以上实验步骤多次，确保结果的准确性，并计算出平均值。
- 将测得的声速值与已知值进行比较，验证实验结果的准确性。
三、实验注意事项1. 实验过程中要保证信号发生器、麦克风和示波器的良好连接，避免信号损失或干扰。
2. 在定距法中，要保证测量尺的准确性，尽量避免误差。
3. 在共振法中，要准确找到共振发生的位置，实验时需要仔细观察示波器的波形。
4. 实验结束后，要将使用的设备归位，并保持实验室的整洁。
示波器的原理和使用声速测量
示波器的原理和使用声速测量实验报告双二下A组16号力9班倪彦硕20090116402010年11月30日第一部分示波器的原理和使用一．实验目的(1) 了解示波器的基本构造及原理，掌握其使用方法并能够熟练操作(2) 观测各种波形和李萨如图形(3) 研究方波与三角波、脉冲波之间的关系二．示波器的原理Y输入外触发X输入示波器的基本结构如上图。
主要有：示波管（阴极射线管），竖直放大器（Y轴放大），水平放大器（X轴放大），扫描发生器，触发同步，直流电源等。
1.示波器显示波形的原理在竖直偏转板上加一变化电压，则电子束的亮点将在竖直方向来回运动，若同时在水平偏转板上加以扫描电压（锯齿波），则能够显示出波形。
若Y轴上加正弦电压，则X轴扫描电压的周期与其相等时，将能显示出完整的波形。
2.同步（整步）若锯齿波的周期T x比正弦波的周期T y略小，屏幕上显示的波形每次都不重叠，好像波在向右移动。
其原因是T x和T y不等或不成整数倍，以致每次扫描开始时波形曲线上起点不同。
“TIME/DIV”（时间分度）调节旋钮用来调节锯齿波电压的周期T x(或频率f x)，使之与被测信号T y（或频率f y）有合适的关系，从而在示波器屏幕上得到所需书目的完整的被测波形。
“TRIG LEVER”（触发电平），一般能使波形稳定。
三．实验仪器1.示波器实验中使用使用的是SS-7802A型示波器，可同时测量在20MHz范围内的两个信号的双踪示波器，即在屏幕上能同时看到Y1和Y2两个信号。
一些重要功能键：1)2)3)V(H)-Track（光标跟踪方式）同时移动两光标，也可以选择V(H)-C2只移动光标V2或H2。
2.TFG-1005 DDS函数信号发生器产生1～1MHz的方波、三角波及正弦波四．实验内容1.观测波形自制可输出正弦波、方波、三角波和尖脉冲波四种波形的信号发生器（DB-87型），用示波器测出其正弦波输出幅度的有效值，方波幅度的峰峰值，三角波的周期，尖波的频率。
示波器的原理和使用、声速测量实验报告.doc
示波器的原理和使用、声速测量实验报告.doc 示波器原理和使用示波器又称示波仪，是一种用于观察和测量电信号波形的仪器。
它可以通过探针将待测电信号输入示波器，然后在示波器屏幕上显示出该电信号的波形图。
示波器的工作原理是利用显像管来显示被测电压波形。
当待测电压信号被输入后，示波器中的电子束会受到电信号的控制而在显像管屏幕上形成一条波形曲线，从而达到观察和测量电信号的目的。
示波器的使用方法如下：1.将待测电信号输入示波器。
2.调节示波器的水平和垂直放大系数，以便能够清晰地观察到波形。
3.根据需要调整示波器的触发模式，使波形图显示正常。
4.观察和分析波形，进行相应的测量和分析。
声速测量实验报告一、实验目的1.了解并掌握测量声速的原理和方法。
2.掌握测量仪器的使用方法。
3.了解如何利用实验和数据处理方法准确地测量声速。
二、实验器材1.示波器2.声源3.接收器4.测量仪器5.计算机三、实验步骤1.将声源和接收器分别放置于固定距离的两个位置，并打开实验仪器测量声波传播的时间差。
2.将测量得到的时间差带入公式中，计算出声速的实际值。
3.将实验数据输入计算机进行处理和分析。
四、实验结果与误差分析1.经过多次实验和计算，得到的声速实际值为345m/s，与标准值相差不大，误差范围在正负3%以内。
2.实验过程中受到的误差主要来自于仪器误差和实验操作误差。
在实际测量中需要尽可能减小这些误差。
五、结论本次实验采用了简单的测量方法和仪器，准确地测量了声速的实际值。
实验结果与标准值相差不大，证明了实验方法的有效性和可靠性。
六、参考文献无。
物理实验报告-声速的测量
声速的测量1、实验器材示波器、信号发生器和声速仪2、实验原理由波动理论可知，波速与波长、频率有如下关系：v=λf，只要知道频率和波长就可以求出波速。
本实验通过低频信号发生器控制换能器，信号发生器的输出频率就是声波频率。
声波的波长用驻波法（共振干涉法）和行波法（相位比较法）测量。
（1）驻波法测波长由声源发出的平面波经前方的平面反射后，入射波与反射波叠加，它们波动方程分别是：y1=Acos2π（ft-x/λ）y2=Acos2π（ft+x/λ+π）叠加后合成波为：y=（2Acos2πx/λ）cos2πft各点振幅最大，称为波腹，对应的位置：x=±nλ/2 n=0,1,2,3…各点振幅最小，称为波节，对应的位置：x=±(2n+1)λ/4 n=0,1,2…因此只要测得相邻两波腹（或波节）的位置即可得波长。
（2）相位比较法测波长从换能器S1发出的超声波到达接收器S2，所以在同一时刻S1与S2处的波有一相位差：φ=2πx/λ，其中是波长，x为S1和S2之间距离。
因为x改变一个波长时，相位差就改变2。
利用李萨如图形就可以测得超声波的波长。
3、实验数据记录（1）相位法测波长和声速：①信号发生器输出信号的频率（Hz）：35100（2）驻波法测波长和声速①信号发生器输出信号的频率（Hz）：352004、数据计算及处理（1）相位比较法测波长与声速：①利用逐差法处理平均值，计算，波长大小λ（mm）=9.64②利用声速计算公式v=λf，计算出声速v（m/s）=338.4 （2）驻波比较法测波长与声速：①利用逐差法处理平均值，计算，波长大小λ（mm）=9.62②利用声速计算公式v=λf，计算出声速v（m/s）=338.625、分析、讨论、体会及思考问题（1）为什么要在谐振频率条件下进行声速测量？如何判断测量系统处于谐振状态：谐振时超声波的发射和接收频率均达到最高；保持其它条件不变，仅仅改变信号发生器的输出频率，观察接收到的超声波信号幅度，出现极大值时对应的频率就是谐振频率。
实验 声速的测量
实验 声速的测量一、实验目的 1、 了解超声波产生和接收的原理，加深对相位概念的理解。
2、 掌握声速测量的基本原理及方法。
二、实验仪器信号发生器，示波器、声速测量仪等。
三、实验难点 实验原理 、仪器调节。
四、实验原理机械波的产生有两个条件：首先要有作机械振动的物体（波源），其次要有能够传播这种机械振动的介质，只有通过介质质点间的相互作用，才能够使机械振动由近及远地在介质中向外传播。
发生器是波源，空气是传播声波的介质。
故声波是一种在弹性介质中传播的机械纵波。
声速是声波在介质中的传播速度。
如果声波在时间t 内传播的距离为s ，则声速为v st=，由于声波在时间T （周期）内传播的距离为λ（波长），则v T f ==λλ ，可见，只要测出频率和波长，便可以求出声速v 。
本实验使用交流电信号控制发生器，故声波频率即电信号的频率，它可用频率计测量或信号发生器直接显示。
而波长的测量常用相位比较法和振幅极值法（共振干涉法）。
1、 振幅极值法（共振干涉法）声源产生的一定频率的平面声波，经过空气介质的传播，到达接收器。
声波在发射面和接受面之间被多次反射，故声场是往返声波多次叠加的结果，入射波和反射波相干涉而形成驻波。
在发射面和接受面之间某点的合振动方程为)cos()2cos(221t x A y y y ωλπ=+= （2） 最大振幅（2A ）处被称为驻波的“波腹点”，最小振幅（0）处被称为“波节点”。
波腹点位置：A x A 2)(=,即πλπk x =2，,.....)2,1,0(2==k kx λ波节点位置：0)(=x A ,即2)12(2πλπ+=k x ，,.....)2,1,0(4)12(=+=k k x λ可知，相邻两个波腹点（或波节点）的距离为2λ，当发射面和接受面之间的距离正好是半波长的整数倍时，即形成稳定的驻波，系统处于共振状态。
.....)3,2,1,0(2==k kL λ（3）共振时，驻波的幅度达到极大，同时，接受器表面的振动位移应为零，即为波节点，但由于声波是纵波，所以声压达到极大值。
研究性报告——利用示波器测声速
研究性报告——利用示波器测声速标题：利用示波器测声速的研究性报告摘要：1.引言声速是空气或其他介质中声波传播的速度，具有广泛的应用。
传统的测量方法主要依赖于精密仪器，如频率计和计时器。
然而，随着技术的进步，示波器逐渐用于声速测量。
本研究旨在探讨并验证用示波器测量声速的可行性。
2.实验设计2.1实验材料本实验所需材料包括：音频发生器、光电传感器、示波器、测试样品等。
2.2实验步骤步骤1：将音频发生器连接到光电传感器，并调节频率为2000Hz。
步骤2：将示波器连至光电传感器，并设置合适的电流增益。
步骤3：将测试样品置于光电传感器和示波器之间，使声波通过样品传输。
步骤4：记录示波器上的信号，并测量波峰到波峰之间的时间差。
步骤5：利用已知的样品尺寸和时间差，计算声速。
3.实验结果与讨论3.1计算声速根据测得的时间差和样品尺寸，我们可以计算声速。
首先根据波峰到波峰时间差计算声波在空气中的传播时间，然后根据声波在空气中的传播距离计算声速。
最终得到的声速为345m/s。
3.2测量误差分析声速的测量误差主要来自于以下几个方面：光电传感器的不精确度、示波器的精度、测试样品尺寸的误差等。
在实验中，我们采取了多次重复测量，并取平均值以减小误差的影响。
4.结论本研究通过利用示波器测量声速，成功得到了声速的测量结果，并与标准值进行了比较。
实验结果表明，该方法能够准确测量声速，并且具有一定的实用性和可行性。
然而，需要注意的是，在实际应用中需要考虑到测量误差和实验条件的合适性，以保证测量结果的准确性和可靠性。
示波器原理和使用、声速测量
用最小二乘法求出λ，v，并与理论计算值比较相对偏 差。
1. 方波积分成三角波
2.方波微分成脉冲波
3. 相位变化的观测
4. 利用共振测电容电感
做完实验后将仪器还原；
示波器、信号源上的导线不 用拆下！
写上自己的名字 J32报告柜
光标法 T
分度法 计算
T
f
2.示波器使用之利萨如图观测 (X-Y模式)
李萨如图形观察记录——用数字信号源A路、B路合成 。
fx:fy=1:1不同相位差时的5个图（用商用示波器的两路输 出），画出示意图；
fx:fy为1:2不同相初始相位差时的5个图（用商用示波器的两 路输出），画出示意图；
调出其它比例时的图，记录.
触发电平（trig level)：开始一次新 的扫描时的电压起点，调整好后可以 使波形稳定
X-Y工作方式：水平X与 竖直Y方向均加上外界 正弦电信号，当两者的
频率比为整数比时，会 显示稳定的李萨如图形。
ห้องสมุดไป่ตู้
双踪模拟示波器 自制信号发生器、商用数字示波器 声速测量仪 电阻箱 电感、电容等元件板 干湿温度计
了解示波器的基本结构、工作原理；
练习使用示波器观察电信号波形、测量相关物 理量，学习电信号(方波、正弦波等)的特征参 数和微积分电路；
示波器的应用：测量空气中的声速；
1. A工作方式：竖直方向加被测电信号， 水平方向加锯齿波(内置）使被测信 号展开；
同步与同步源（source)：水平方向 信号周期是竖直方向信号周期的整数 倍时，被测信号波形可以比较稳定， 注意多路示波器需要选择同步触发源；
1. 观察自制信号源的四种波形（A工作方式） 画出波形示意图；
声速测量(新示波器)
将实验结果与理论值进行比较 ，分析误差原因，提出改进措 施。
04
新示波器的未来展望
新示波器技术的进一步研究和改进
01
深入研究新示波器的物理机制和原理，探索更精确、 更高效的声速测量方法。
02
针对新示波器的性能和稳定性进行持续优化，提高 其测量精度和可靠性。
03
开发具有更高频率响应和更小测量误差的新型示波 器，以满足更广泛的应用需求。
02
新示波器的原理和特点
新示波器的技术原理
基于数字信号处理技术
自动校准和补偿功能
新示波器采用高速数字信号处理器 （DSP）和大规模集成电路技术，实 现对信号的实时采集、处理和显示。
新示波器具备自动校准和补偿功能， 能够消除系统误差，提高测量准确性。
高采样率和宽动态范围
新示波器具备高采样率和宽动态范围， 能够捕捉到信号的微小变化，并确保 测量精度。
实验设备
新示波器、声源、信号发生器、数据采集系统 等。
实验环境
无干扰的声学实验室，确保实验结果的准确性 和可靠性。
实验参数
设定声源频率、声源距离、采样频率等参数，确保实验条件的可重复性。
新示波器在声速测量中的实验过程
信号发生器产生一定频率 的声波信号，通过声源发 出。
数据采集系统同步采集声 波信号的相关数据，如声 压、相位等。
声速测量（新示波器
目 录
• 声速测量的重要性 • 新示波器的原理和特点 • 新示波器在声速测量中的应用 • 新示波器的未来展望
01
声速测量的重要性
声速在物理中的地位
声速是物质物理属性之一，反映了物 质传递波动（如声波）的能力。在物 理学中，声速的测量对于理解物质的 物理特性和属性至关重要。
声速测量实验报告 [示波器原理和使用声速测量实验报告]
![声速测量实验报告 [示波器原理和使用声速测量实验报告]](https://img.taocdn.com/s3/m/aef081fe0342a8956bec0975f46527d3240ca6b4.png)
f=1：1，并分别 yx 调两稳定波形后合成利萨如图。调整其中一个波的相
⑤ 再次记录室温 t 和相对湿度 r，然后查 22 出平均室温对应的饱和
第1页共1页
蒸汽压，计算声速的理论值。
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少许 R 因此相位差改变范围始终比电感， π略小。0~≈f=5kHz 正弦信号
假如其振动状态相同〔同向〕或者说其相位差为 2π的整数倍，这是两点 位，使两波的相位差分别为 0，π/4，π/2，3π/4，π，观看并记录示
间的距离应等于波长λ的整数倍，即
波器上的图形。
)
调整频率，使 fx：fy=2：1，并重复上述过程。
为正整数(n l=nλ
(3) 声速测量
利用此关系式可精确地测量波长。
假如在示波器的 X 和 Y 输入端同时输入频率则屏幕相同或成简洁整数 比的两个正弦波信号，
这种轨迹图称上的光斑将呈现特别样子的轨迹，频率比不同时将形成 不同的利萨为利萨如图形。数出图上如图形。若已知其中一个信号的频率，， 便可算出另一待测信号的频和 nn 的切点数 yx 率。
(3) 空气中的声速的空气中，声、相对湿度为 r 在温度为 t℃ 速为 rpts31?0.331v?.511pT ?0(m/s)
的电压改变，当 t=0 时，u=0；c 当 t=∞时，u 用函数信号发生。=Ec
比较。C 的实际值标在仪器 上。五 数据处理
器输出方波 u(峰峰值约 5V，f=1kHz)，加在由 RC 组成的电路上。R=10k
(1) 波形观测
Ω，C≈0.01μF。用示波器同时观看 u 及 u 的波形。然后缓慢提高方 c 波
用示波器显示输出信号，读出峰峰值、周期和频率，并计算出有效值。
物理实验 声速的测量与示波器的使用.ppt
y2 A cos( t
x)
在任意时刻t，空气中某一位置处的合振动方程为：
y y1 y2 (2 A cos
2
x) cos t
上式即为驻波方程。
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(3)相位比较(行波)法测声波波长
用相位比较法测量声波的波长的实验装置如下图所示：
相位比较(行波)法测量声波的波长的实验装置
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(2)用共振干涉(驻波)法测量声波的波长 用共振干涉法测量声波的波长的实验 装置如图所示。
用共振干涉（驻波）法测量声波的波长的实验装置
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依波动理论，方程为：
2
2
x)
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2.仪器的调整 (1)将接收换能器S2向发射换能器靠拢并 注意留有约1 cm左右的间隙 (2)调节设置低频信号发生器,先调节“频率 粗调钮11”再调节“频率细调钮10”，使“ 频率数码显示12”所显示的频率读数处于换 能器的谐振频率范围30～40 kHz之间。 (3)将接收换能器S2的输出端信号线接入示 波器的“CH2通道(垂直)信号输入端10”。
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3.谐振状态的确定 用示波器观察由S2接收并转换成的电信号。 调节信号发生器的“频率粗调钮11”及“频 率细调钮10”，使示波器显示的波形振幅最 大。此时信号发生器的工作频率即为换能器 的固有频率。
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4.S2的起始最大值位置的确定 缓慢移动S2，可在示波器上观察到波 形振幅的变化。将S2移到某一振幅最大处， 固定S2，记录下S2对应的卡尺读数作为第 一个极大值位置数据S1，作为测量S2与S1 之间距离L的起始位置。 5.用干涉法测声速 为提高实验精度，充分利用数据资源， 本实验采用逐差法处理数据。为此，需要 测量两组数据，使两组数据中互相对应的 项间相差20个半波长。
示波器的原理与应用声速测量
实验2示波器的原理与应用仪器使用见课本P35-39页之附录2-A和附录2-B.五．实验数据记录和数据处理见课本P34页【预备问题】1．从CH1通道输入1V、1KHz正弦波，如何操作显示该信号波形？（看P30五个要点口诀）提示：调节亮度、聚焦、↕位置和↔位置旋钮指针垂直居中，按“AUTO”、“A”和“CH1”工作显示方式键，调节CH1通道的Y轴偏转因数“VOLTS/DIY”和水平扫描速率“TIME/DIV”，使波形大小适中（即波形显示2～3个周期、峰峰幅度4～5格)，按“source”键置CH1或VERT触发，旋转“TRIＧLEVER”旋钮使波形触发同步显示稳定。
2．当波形水平游动时，如何调节使波形稳定？提示1：按“source”键置VERT，调节TRIＧLEVER旋钮触发同步使波形稳定。
提示2：（关闭“MAG”X轴放大，消去“TV”所有触发信号，选择“触发耦合COUPLE”为“AC”触发耦合，）根据波形输入通道，选择触发同步的“触发源source”置“VERT”，调节触发电平“TRIG LEVEL”，使其左下指示灯“TRIG’D”亮，则波形稳定。
3．如何测量波形的幅度、周期和频率？（写出间距法的测量公式）提示：（P33）用屏幕上的刻度尺分别测出波形峰峰（峰位到谷位）的垂直距离y和波形一个周期的水平距离x，则峰峰电压U PP= y（cm）×偏转因数k（V/cm），周期T= x (cm) ×扫描速度p（ms/cm），频率f =1/T（Hz）4．调节什么旋纽使李萨如图稳定？提示：示波器在“x-y”工作方式时“触发同步”调节不起作用；李萨如图的稳定性与Y、X两路正弦信号的频率比有关，调节两路信号的频率比为简单的整数比，李萨如图才会稳定。
【思考题】1．当示波器出现下面不良波形时，请选择合适的操作方法，使波形正常。
（1（2（3（4可选填：①调大“偏转因数（VOLTS/DIV）”；②调小“偏转因数”；③调大“扫描速率（TIME/DIV）”；④调小“扫描速率”；⑤水平显示置“A”（常规）方式；⑥水平显示置“X-Y”方式。
声速的测量与示波器的使用实验报告(张志林)
声速的测量与示波器的使用实验报告(张志林)篇一：示波器的原理和使用及声速测量(预习报告)示波器和声速测量的原理和使用（预览报告）示波器的原理和使用实验目的1)学习使用示波器。
2)学会使用函数发生器。
实验原理示波器原理阴极射线示波器一般包括以下部分：示波管、垂直放大器、水平放大器、扫描发生器、触发同步和直流电源。
如果将待测电压加到垂直偏转板上，并将与待测电压周期相同或整数倍的扫描电压加到水平偏转板上，则整个周期内待测电压的波形图可以显示在荧光屏上。
李萨如图形的基本原理如果示波器的X和Y输入是两个频率相同或简单整数比的正弦电压，屏幕上的光点将显示一个特殊形状的轨迹，称为李萨如图。
如果制作一个虚拟框来限制光点在X和Y方向上的变化范围，当图形与该框相切时，水平侧的切点数NX与垂直侧的切点数NY之比正好等于由Y和X输入的两个正弦信号的频率比。
即：FY:FX=NX:NY，如果存在与假想帧连接的端点，一个端点应记录为1/2个切点。
利用李萨如图可以很容易地比较两个正弦信号的频率。
实验步骤观察波形从自制多波形信号发生器输出正弦波、方波、三角波和尖脉冲四种波形。
分别用示波器测出其正弦波输出幅度的有效值，方波幅度的峰峰值，三角波的周期，尖脉冲的频率。
观察李萨如图（1）将自制信号源和函数信号发生器的正弦信号分别输入到示波器的两输入端，调出频率比为1:1或1:2的李萨如图，由此确定自制信号源正弦波信号的频率。
（2）将频率耦合信号发生器的两个正弦信号输入示波器，并调出1:2或1:3的稳定的李萨如图形。
记录下图形形状及fy:fx的值。
根据电容器充放电原理，研究了方波、三角波与尖脉冲的关系（1）从电容器的充放电波形到三角波。
用函数信号发生器输出方波u，加在由rc组成在巡回赛上。
用示波器同时观察u和UC。
然后改变R或F，观察并记录变化规律以及变化前后的频率、电阻、电容等参数。
（2）研究锐脉冲产生原理，在RC电路中加入方波（R较小），同时用示波器观察u和uc。
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示波器的原理和使用声速测量实验报告第一部分示波器的原理和使用一．实验目的(1) 了解示波器的基本构造及原理，掌握其使用方法并能够熟练操作(2) 观测各种波形和李萨如图形(3) 研究方波与三角波、脉冲波之间的关系二．示波器的原理Y输入外触发X输入示波器的基本结构如上图。
主要有：示波管（阴极射线管），竖直放大器（Y轴放大），水平放大器（X轴放大），扫描发生器，触发同步，直流电源等。
1.示波器显示波形的原理在竖直偏转板上加一变化电压，则电子束的亮点将在竖直方向来回运动，若同时在水平偏转板上加以扫描电压（锯齿波），则能够显示出波形。
若Y轴上加正弦电压，则X轴扫描电压的周期与其相等时，将能显示出完整的波形。
2.同步（整步）若锯齿波的周期T x比正弦波的周期T y略小，屏幕上显示的波形每次都不重叠，好像波在向右移动。
其原因是T x和T y不等或不成整数倍，以致每次扫描开始时波形曲线上起点不同。
“TIME/DIV”（时间分度）调节旋钮用来调节锯齿波电压的周期T x(或频率f x)，使之与被测信号T y（或频率f y）有合适的关系，从而在示波器屏幕上得到所需书目的完整的被测波形。
“TRIG LEVER”（触发电平），一般能使波形稳定。
三．实验仪器1.示波器实验中使用使用的是SS-7802A型示波器，可同时测量在20MHz范围内的两个信号的双踪示波器，即在屏幕上能同时看到Y1和Y2两个信号。
一些重要功能键：1)2)3)V(H)-Track（光标跟踪方式）同时移动两光标，也可以选择V(H)-C2只移动光标V2或H2。
2.TFG-1005 DDS函数信号发生器产生1～1MHz的方波、三角波及正弦波四．实验内容1.观测波形自制可输出正弦波、方波、三角波和尖脉冲波四种波形的信号发生器（DB-87型），用示波器测出其正弦波输出幅度的有效值，方波幅度的峰峰值，三角波的周期，尖波的频率。
2.观察李萨如图形1)原理：如果示波器的X和Y输入是频率相同或呈简单整数比的两个正弦电压，则屏幕上的光点将呈现特殊形状的轨迹。
这种轨迹称为李萨如图形。
作限制X，Y方向变化范围的假想方框，横边上切点数为n x，竖边上为n y，则f y:f x=n x:n y。
2)内容：将自制信号源和函数信号发生器（TFG-1005 DDS型）的正弦波信号分别输入到示波器的X，Y输入端。
调处频率比为1:1或1:2的李萨如图形。
并由此定出自制信号源正弦波的信号的频率。
3.根据电容充放电原理，研究方波与三角波、尖脉冲波之间的关系（注：当时时间不够，没有做这部分内容）第二部分声速测量一．实验目的(1) 了解声波在空气中传播速度与气体状态参量的关系(2) 了解超声波产生和接收的原理，学习一种测量空气中声速的方法，加深相位概念。
二．实验原理1. 声波在空气中的传播速度在理想气体中声波的传播速度为MRTv γ=其中γ是比热容比，即气体定压比热容与定容比热容的比值，M 是气体的摩尔质量，T 是绝对温度，R =8.314 41 J/(mol ⋅K)经过对空气平均摩尔质量M a 和比热容比γ的修正，在温度为t ，相对湿度为r 的空气中，声速为⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=p rp T t v s 31.0115.3310 其中p s 为室温时空气的饱和蒸气压，可查表得出。
p =1.013×105Pa 。
用此公式可计算声速的理论值。
2. 测量声速的实验方法声波的传播速度v 与声波频率f 及波长λ的关系为v=λf ，其中声波频率可通过测量声源的振动频率得出，波长可用相位法求出。
1) 超声波传感器的固有频率为40kHz （相应的超声波波长约为几个毫米），在其附近微调外加电信号的频率，当接收传感器暑促的电信号幅度达到最大时，可以判断两者达到共振，读出外加电信号频率，则得到声波频率f 。
2) 在发射器的声波场中沿传播方向移动接收器时，总可以找到某点，在该点处接收到的信号与发射的信号同相，继续移动接收器，当再次同相时，就知道所移动的距离为一个波长λ的整数倍，即l=n λ。
实际操作中，采用连续移动的方法，每达到一次同相，就记下长度l ，这时移动的路程是一个λ。
三．实验仪器1. 声速测量仪：包括声波发生器和超声波接收器（原理是电信号和机械振动相互转化），另外还有数显游标卡尺，其机械部分与普通游标卡尺一样，但其移动的距离通过位移传感器的转化后，可以直接通过液晶显示屏读出来。
2. 函数信号发生器：用它来激发声波发生器发出超声波。
3. 示波器：用来同时显示发生器和接收器的波形，用以判断同相点。
四．实验内容与步骤1. 连接电路。
将函数信号发生器的输出端与超声波发生器的输入端5及示波器的通道1相连，将超声波接收器的输出端与示波器的通道2相连，函数信号发生器置于正弦输出，频率范围置于100kHz 档，输出幅度调到10V 左右。
2. 观察信号。
用示波器观察加在声波发射器上的电信号和超声波接收器输出的信号。
当接收器输出信号幅度最大时，记录下发射器的频率。
3. 用相位法测波长。
利用李萨如图形（按下示波器面板的ADD 键，把XY 两个信号“加”在一起），当输入和输出信号同相或反向时，椭圆退化为左斜或右斜的直线，李萨如图的灵敏度是非常高的，用此可以来判断同相点。
也可以在示波器显示屏上同时显示两个正弦波，移动接收器使得两个波的波峰（或波谷）对到一起，也可以判断同相点，但灵敏度可能会降低，我在实验中使用的是这种方法。
在游标卡尺上连续移动接收器，记录下20个同相点对应的位移读数，用逐差法处理这20个数据，计算出()111x x -，()212x x -，…，()1020x x -的平均值，即λ10，再除以10，求出λ。
4. 测量开始和结束时，先后记录室温t 1和t 2，相对湿度r 1和r 2，计算出声速的理论值，与实验测得的值相比较。
数据记录与处理1.2. 李萨如图形f A : f B = 1 : 1 (f A = f B = 1000Hz)f A : f B = 2 : 1 (f A = 2000Hz, f B = 1000Hz)︒=∆90ϕ︒=∆180ϕ︒=∆135ϕ︒=∆0ϕ︒=∆45ϕ︒=∆0ϕ︒=∆45ϕ ︒=∆90ϕ ︒=∆135ϕ ︒=∆180ϕ3. 用李萨如图形测未知信号频率f 已知 : f 未知 = 1 : 1f 已知 : f 未知 = 2 : 1f 已知 = 1105.37Hzf 已知 = 2210.34Hz4. 室温和湿度的记录平均室温()C 7.230.244.232=+⨯=t 平均相对湿度()%5.51%47%5621=+⨯=r对照课本表2.10.1可得：p s =0.0293×105Pa发射器发射的超声波频率f = 40.24 kHz5. 相位法测波长 （注：表中λ1010=-=∆+i i i x x x ）1) 10个10λ的平均值为86.70mm ，则λ=8.670mm2) λ不确定度λ∆的计算：λ10的标准偏差λ10s ，按式()()2210102101101仪∆+=∆=∆λλλs其中的仪∆表示仪器不确定度，本实验中的读数尺是利用数显游标卡尺，其示值误差限为0.03mm ，即仪∆=0.03mm 。
由表中数据，得()210λs ()()()()()()()()()()⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+-+-+-+-+-+-+-+-+-⨯=222222222270.8676.8670.8660.8670.8678.8670.8670.8670.8648.8670.8647.8670.8641.8670.8664.8670.8681.8670.8630.87101 =0.05811 ∴()mm 024.002448.003.0205811.01012≈=⨯+⨯=∆λ∴()mm 024.0670.8±=∆±=λλλ3) 由λf v =可得m/s 881.34810670.81024.4033=⨯⨯⨯=-v∴32232210799.2670.8024.01024.4010-⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛∆+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆=∆λλf v f v （频率的不确定度f ∆取10Hz ）∴m/s 977.010799.2881.3483=⨯⨯=∆-v∴由相位法测得的超声波声速()m /s 977.0881.348±=v4) 声速的理论值*v 的计算：m/s379.463 10013.1100.0293%5.5131.0115.2737.2315.331 31.0115.331*550=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯+⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=p rp T tv s实验值与理论值的相对误差为：%722.0%100379.346379.346881.348%100**=⨯-=⨯-v v v 实验总结思考题：(1) 逐差法的优点是尽量利用了各测量量，而又不减少结果的有效数字位数。
如果在本实验的数据处理中采用逐项求差（即i i x x -+1），那么中间的数据就互相消去，从而浪费数据。
隔项求差客观上是将非等精度测量的结果转变成“类等精度测量”的结果，以便可以用求算术平均值的方法来减小偶然误差。
其他数据处理方法还有：作图法，最小二乘法。
作图法和逐差法相比，有几个优点：1)逐差法要求两个相关的物理量中有一个作等间隔变化（本实验里面是λ），而作图法不受这一限制。
2) 采用图线法处理实验数据，更容易发现“不良数据点”，以便及时地修正或剔除，减小实验误差。
因此在一般情况下，适用于逐差法的情况也适用于图线 法，但是适用于图线法的情况不一定适用于逐差法。
但是作图法会在作图过程中引入附加误差，尤其在根据图线确定常数时，这种误差有时很明显。
最小二乘法的原理也是直线拟合，并且这种方法避免了附加误差的产生。
(2) 仪∆前面为什么有一个2？由于波长λ是用前后x x -得到的，由于“前头”不是固定端，所以“前”和“后”都会产生误差，两次的误差都是0.03mm ±，所以就乘上2。
实验过程总结：实验中主要有这样几个问题：1. 刚开始实验时，对示波器的使用很不熟悉。
本实验的原理比较简单，比如在示波器上用李萨如图形判断发射信号和接收信号同相，这类原理很好理解，但是实际在操作的时候，却不知道如何把发射信号和接收信号“导出”到示波器的屏幕上。
调试之后成功地在屏幕上显示了两个相干波的波形了，但又不知道怎么把两个波和成为李萨如图（后来问老师才知道要按ADD 键）。
这种问题在看书做预习报告的时候发现不了，只能通过实践去自己磨练了。
2. 在测量相对湿度的时候，没有把湿球温度记下来，而是读了之后直接在转盘上换算成相对湿度了。