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。

实验环境的影响，如温度、湿度等因素对声速的影响。

2、随机误差
测量时读数的误差。

移动接收端时的操作误差。

八、实验结论
通过驻波法和相位比较法测量声速，得到的实验结果分别为_____和_____。

与理论值相比，存在一定的误差。

在今后的实验中，应进一步提高仪器精度和操作技巧，以减小误差，提高测量的准确性。

九、注意事项
1、实验过程中要保持仪器的稳定，避免震动和碰撞。

2、调节信号发生器的频率时，要缓慢进行，以确保准确找到谐振频率。

3、读取数据时，要注意示波器和测量仪器的刻度，尽量减小读数误差。