声速的测量
测量声速的方法及原理
测量声速的两种比较常用的方法及其原理：
直接法：直接法是通过测量声波在空气中传播的时间和距离来计算声速。
在实验中，通常使用一个特制的装置，通过发射声波和接收声波的方式测量声波在空气中的传播时间和距离。
具体的操作流程如下：
（1）发射声波，然后开始计时。
（2）当声波到达接收器时，停止计时。
（3）记录声波的传播距离和时间。
（4）根据公式v=d/t 计算声速，其中v 为声速，d 为声波传播距离，t 为声波传播时间。
共振法：共振法是利用管道或者容器的谐振特性来测量声速。
在实验中，使用一个特制的装置，通过调整管道或容器的长度和调整共振频率来测量声速。
具体的操作流程如下：
（1）在一个固定的频率下，调整管道或容器的长度，使得共振现象出现。
（2）测量共振频率，记录管道或容器的长度。
（3）根据公式v=fλ计算声速，其中v 为声速，f 为共振频率，λ为共振波长。
这两种方法测量声速的原理都是基于声波在介质中传播的速度和特性来实现的。
声波在空气中传播的速度取决于空气温度、压力和湿度等因素，因此在实验中，需要考虑这些因素的影响并进行校正，以确保测量结果的准确性。
简述测定声速的步骤
简述测定声速的步骤
测定声速的步骤可以概括为以下几个:
1. 准备仪器和材料：根据需要选择合适的声速测定仪器和材料，例如共振干涉法测波长、超声波发射器、水缸等。
2. 调节仪器：根据测量要求，调节好仪器的参数和工作状态，例如示波器、超声波频率等。
3. 确定波长：使用共振干涉法测波长仪器，通过调节谐振频率，使仪器发出较强的超声波，然后测量超声波传播的距离，计算出波长。
4. 测量声速：根据波长和声速的关系，测量出空气中的声速或水中的声速，一般采用同时放光 (或烟雾) 和声音的方法。
5. 数据处理：将测量得到的声速值进行处理和计算，得到准确的声速值。
需要注意的是，声速的测量需要选择合适的仪器和方法，并严格按照实验要求进行操作，以保证测量结果的准确性和可靠性。
测量声速可以采用哪几种方法
测量声速可以采用哪几种方法
测量声速可以采用以下几种方法：
1. 直接测量法：通过在已知距离上进行声波传播的时间测量来计算声速。
这可以通过发送一个声波脉冲，并使用计时器来测量声波传播的时间来实现。
2. 声波干涉法：利用声波传播时产生的干涉现象来测量声速。
这可以通过发送两个或多个声波脉冲，观察干涉图案并测量干涉条纹的移动速度来实现。
3. 声波共振法：利用共振现象来测量声速。
这可以通过在管道内产生声波，并调节频率直到管道共振的状态，然后测量共振频率来实现。
4. 超声波测量法：利用超声波在介质中传播的特性来测量声速。
这可以通过发送超声波脉冲，并测量其在介质中传播的时间来实现。
5. 光学测量法：采用光学技术测量介质中声波传播的速度。
这可以通过使用激光干涉仪或其他光学仪器来实现。
总的来说，不同的测量方法适用于不同的场景和需求。
选用合适的方法可以提高测量的准确性和可靠性。
声速的测定
实验3 声速测定【实验目的】1．了解超声波的产生、发射和接收方法。
2．用驻波法、行波法和时差法测量声速。
【实验仪器】声速测试仪，示波器，声速测试仪信号源等。
【预习要求】1. 确定实验步骤。
2. 列出数据记录表格。
【实验依据】声波的传播速度与其频率和波长的关系为=λ (1)v⋅f由（1）式可知，测得声波的频率和波长，就可得到声速．同样，传播速度亦可用= (2)v/tL表示，若测得声波传播所经过的距离L和传播时间t，也可获得声速．高于20kHz称为超声波。
由于超声波具有波长短，易于定向发射、易被反射等优点．在超声波段进行声速测量可以在短距离较精确地测出声速。
声速实验所采用的声波频率一般都在20～60kHz之间，在此频率范围内，采用压电陶瓷换能器作为声波的发射器、接收器效果最佳。
这种压电陶瓷是利用压电效应和磁致伸缩效应实现电磁振动与机械振动的相互转换。
压电陶瓷制成的换能器（探头）如图8-1所示。
图 8-1 纵向换能器的结构简图压电陶瓷换能器根据它的工作方式，分为纵向（振动）换能器、径向（振动）换能器及弯曲振动换能器。
声速教学实验中所用的大多数采用纵向（振动）换能器。
【实验内容与方法】1．共振干涉法（驻波法）测声速实验装置如图8-2 所示。
(a) 驻波法、相位法连线图图中S 1和S 2为压电晶体换能器，S 1作为声波源，它被低频信号发生器输出的交流电信号激励后，由于逆压电效应发生受迫振动，并向空气中定向发出一近似的平面声波；S 2 为超声波接收器，声波传至它的接收面上时，再被反射。
当S 1 和S 2的表面互相平行时，声波就在两个平面间来回反射，当两个平面间距L 为半波长的整倍数，即,2,1,0,2==n n L λ (3)时，来回声波的波峰与波峰、波谷与波谷正好重叠，形成驻波。
因为接收器S 2 的表面振动位移可以忽略，所以对位移来说是波节，对声压来说是波腹．本实验测量的是声压，所以当形成驻波时，接收器的输出会出现明显增大，从示波器上观察到的电压信号幅值也是极大值（如图8-3）。
声 速 的 测 量(超声波法)
声速的测量（超声波法）声波是一种在弹性媒质中传播的机械波。
声波在媒质中传播时，声速，声强等诸多参量都和媒质的特性与状态有关，通过测量这些声学量可以测知媒质的特性及状态变化。
例如，通过测量声速可求出固体的弹性模量：气体、液体的比重、成分等参量。
在同一媒质中，声速基本与频率无关，例如在空气中，频率从20赫兹变化到8万赫兹，声速变化不到万分之二。
由于超声波具有波长短，易于定向发射，不会造成听觉污染等优点，我们通过测量超声波的速度来确定声速。
超声波在医学诊断，无损检测，测距等方面都有广泛应用。
声速的测量方法可分为两类；第一类方法是直接根据关系式v＝S/t，测出传播距离S和所需时间t后即可算出声速，称为“时差法”。
第二类方法是利用波长频率关系式v＝fλ,测量出频率f和波长λ来计算出声速。
【实验目的】1．了解超声换能器的工作原理和功能2．学习不同方法测定声速的原理的技术3．熟悉测量仪和示波器的调节使用4．测定声波在空气及水中的传播速度【实验仪器】QSSV-2型声速测定实验仪、示波器【实验原理】一、声速在空气中的传播速度在理想气体中声波的传播速度为v=（1）式中γ =Cp/Cv称为比热比，即气体定压比热容与定容比热容的比值，μ是气体的摩尔质量，Ｔ是绝对温度，Ｒ＝8.31441J/moL•K为普适气体常数。
由(1)式可见，声速与温度有关，又与摩尔质量μ及比热比γ有关，后两个因素与气体成分有关因此，测定声速可以推算出气体的一些参量。
利用（1）式的函数关系还可制成声速温度计。
在正常情况下，干燥空气成分按重量比为氮：氧：氩：二氧化碳＝78.084:20.946:0.934:0.033。
它的平均摩尔质量为0μ＝28.94×10-3kg/moL 在标准状态下，干燥空气中的声速为0v =331.5m/S 。
在温室t ℃下，干燥空气中的声速为0v v = （2）式中Ｔ0＝273.15K 。
由于空气实际上并不是干燥的，总含有一些水蒸气，经过对空气平均摩尔质量a μ和比热比γ的修正，在温度为t 、相对温度为t 0的空气中，声速为（3） 式中s p 为t ℃时空气的饱的和蒸气压，可从饱和蒸气压、蒸气压和温度的关系表中查出；Ｐ为大气压，取P =1.013×105Pa 即可；相对温度r 可从干湿温度计上读出。
声速的测定
实验十三声速的测定声波是一种在弹性媒质中传播的机械波。
声速是描述声波在媒质中传播特性的一个基本物理量，它的测量方法可分为两类；第一类方法是根据关系式V=L/t，测出传播距离L和所需时间t 后，即可算出声速V；第二类方法是利用关系式V=fλ，从测量其频率f和波长λ来算出声速V。
本实验所采用的共振干涉法和相位比较法属于后者，时差法则属于前者。
由于超声波具有波长短、易于定向发射及抗干扰等优点，所以在超声波段进行声速测量是比较方便的。
通常利用压电陶瓷换能器来进行超声波的发射和接收。
一、实验目的1．学会用驻波共振法和位相比较法测定超声波在空气中的传播速度。
2．进一步学习使用示波器和信号发生器。
3．加强对驻波及振动合成等理论的理解。
二、实验仪器声速测定仪为观察、研究声波在不同介质中传播现象，测量这些介质中声波传播速度的专用仪器。
1．声速测定仪图1 声速测试架外型示意图2．仪器配套性表1 超声速测量实验仪器配套性表声速测定仪1台双踪示波器1台信号发生器1台信号连接线3根三、实验原理1．超声波与压电陶瓷换能器- 1 -- 2 -频率20Hz-20kHz 的机械振动在弹性介质中传播形成声波，高于20kHz 称为超声波，超声波的传播速度就是声波的传播速度，而超声波具有波长短，易于定向发射等优点。
声速实验所采用的声波频率一般都在20～60kHz 之间，在此频率范围内，采用压电陶瓷换能器作为声波的发射器、接收器效果最佳。
图2 纵向换能器的结构简图压电陶瓷换能器根据它的工作方式，分为纵向（振动）换能器、径向（振动）换能器及弯曲振动换能器。
声速教学实验中所用的大多数采用纵向换能器。
图7-2为纵向换能器的结构简图。
2．驻波共振法测定声速假设在无限声场中，仅有一个点声源S 1（发射换能器）和一个接收平面（接收换能器S2）。
当点声源发出声波后，在此声场中只有一个反射面（即接收换能器平面），并且只产生一次反射。
在上述假设条件下，发射波11cos(2/)A t x ξωπλ=+。
测量声速用什么方法
测量声速用什么方法
测量声速的常用方法包括：
1. 时间差法：通过测量声波在两个不同位置之间传播的时间差来计算声速。
在实际测量中，可以通过发射一个短声波脉冲，然后在接收到回声信号时计时，从而测得声波在空间中的传播时间。
2. 重叠法：利用两个或多个声源在同一时刻发出声波，并在另一位置同时接收到这些声波，通过测量声波在空间中的传播距离以及时间差，来计算声速。
3. 多普勒效应法：利用多普勒效应，即声源和接收器之间的相对运动引起的频率变化，来测量声速。
通过测量声波频率的变化，可以计算出声速。
4. 共振法：通过声波在介质中的传播速度与介质本身的声速之间的关系，来测量声速。
具体方法包括毕奥-萨伊法、共振腔法等。
5. 插播法：在声速已知的介质中插播一定长度的空气柱，通过测量声波在空气柱中的传播时间和空气柱长度，来计算出声速。
不同的测量方法适用于不同的场景和要求，可以选择合适的方法来进行声速的测量。
声速的测定
声速的测定在弹性介质中，频率从20Hz 到20KHz 的振动所引起的机械波称为声波，高于20KHz 的波称为超声波，超声波的频率范围为4102⨯Hz ～8105⨯Hz 之间。
超声波的传播速度就是声波的速度。
超声波具有波长短，易于定向发射等优点，常被用于声速测量中的波源。
一、 实验目的1、 了解超声波的产生、发射和接收方法；2、 用驻波法、行波法和时差法测量声速。
二、 实验仪器SV-DH 系列声速测试仪，示波器，声速测试仪信号源，三、 实验原理声波在空气中的传播速度可表示为 M RTv γ= （1）式中γ是空气定压比热容和定容比热容之比（VP c c =γ），R 是普适气体常数，M 是气体的摩尔质量，T 是热力学温度。
从公式（1）可以看出，温度是影响空气中声速的主要因素。
如果忽略空气中的水蒸气和其他夹杂物的影响，在0℃（K T 15.2730=）时的声速45.33100==M RT v γm/s在t ℃时的声速可以表示为 15.27310t v v t += （2） 由波动理论知道，波的频率f 、波速v 和波长λ之间有以下关系λf v = （3）所以只要知道频率和波长就可以求出波速。
本实验用低频信号发生器控制换能器，故信号发生器的输出频率就是声波的频率。
而声波的波长可以用驻波法（共振干涉法）、行波法（相位比较法）以及时差法来进行测量。
1、 驻波法（共振干涉法）测量波长如图1-1，由声源1S 发出的平面波沿X 方向传播经前方平面2S 反射后，入射波和反射波叠加。
它们的波动方程分别为)(2cos 1λπx ft A Y -= （4） )(2cos 2λπx ft A Y += （5） 图1-1 实验装置与 ft x A Y Y Y πλπ2cos 2cos 221⨯=+= （6） 工作原理图 当12cos =λπx时，合成波中满足此条件的各点振幅最大，称为波腹 可解得2λnx ±=（n=0，1，2，3，…）处就是各波腹的位置，相邻两波腹的距离为半波长（2λ）。
声速的测定
﹡数据记录与处理
1.逐差法计算波长λ ，得到超声波传播速度 v f
共
2 25
L10 L5 L9 L4 L6 L1
2.计算位 超 声215波l1在0 空l5气中l9传播l4速度的 理l6 论 l值1 vS，求出两种测量
方法得到的v的相对误差E
vS 331.45 0.59t m / s
二、 相位比较法（行波法）
L 干涉而成驻波
S1发射
S2反射
声源S1发出声波后，在其周围形成声场，声场 在介质中任一点的振动相位是随时间而变化的。但 它和声源的振动相位差Δj不随时间变化。
j 2 L
S1接X通道,S2接Y通道，移动S2,得到如下李萨如图形：
j 0 j
2
j j 3
2
结论：每次出现重复图形S2移动的距离为λ
vi=（Li-Li-1）/（ti-ti-1）。
将接收增益调到适当位置（一般为最大位置），以计时器 不跳字为好。介质选择为“金属”（或“非金属”）。将固体 棒紧密接在两个换能器上。
提示：金属棒的计时读数在20～60μs之间，塑料棒的计时 读数在100～250μs为正常值，跳字或者大于这个范围的一般是 没有接触好。
﹡补充材料及仪器介绍
压电换能器简介
有些物质在沿一定方向受到压力或拉力作用而发生 形变时，其表面会产生电荷，去掉外力时又回到不 带电状态，这种现象叫做压电效应；具有该效应的 物质为压电材料；利用压电材料的压电效应制成的 换能器叫做压电换能器。
SV5型声速测量专用信号源
示波器
扫描频 率调节
扫描 频率 微调
发射波与接收波
﹡实 验 装 置
信号源
S1 超声声速测定仪 S2
声速测量
实验四 声 速 测 量声波是一种在弹性媒质中传播的纵波，其频率低于20Hz 的声波为次声波，频率高于20KHz 的声波为超声波，它们都不能被人听到，频率在20Hz~20KHz 的声波可以被人听到。
称为可闻声波。
声速的测量通常有两方面用途。
一方面，由于声波的传播与媒质的特性和状态等因素有关，因此通过声速的测量，可以了解被测媒质的特性及状态的变化。
例如，声波在空气中传播速度为m KT /γυ=，其中γ为空气定压和定容比热容之比，即)/(V P C C =γ，K 为玻尔兹曼常数，m 为气体分子的平均质量，T 为绝对温度。
因此，对某媒质中声速的测量可以得到此媒质的某些特性或它的状态变化的某些信息。
此外，还可进行气体成份的分析；比热容比的测定；测定溶液的浓度；确定固体材料的弹性模量等。
超声波具有波长短，能定向传播等优点。
在实际应用中，可以用来测距、定位、探伤，测流体流速，测量气体温度瞬间变化等。
这些测量都离不开声波的传播速度的测量。
一．实验目的(1) 加深对声波的产生、传播和相干等知识的理解。
(2) 学习测量空气中声速的方法。
(3) 了解压电换能器的功能和示波器的基本结构及使用方法。
二．实验原理声速测量的常用方法有两类，一类测量声波传播距离L 和时间间隔t ，即可根据t L =υ计算出声速υ；另一类是测出频率f 和波长λ，利用关系式λυ⋅=ƒ （4-4-1） 计算声速υ。
本实验采用第二种方法测量。
虽然公式(4-4-1)给出的声速等于频率与波长的乘积，但是声波在空气中的传播速度与声波的频率是无关的，而只取决于空气本身的性质。
声速的理论值由下式决定： μγυRT = （4-4-2） 式中γ为空气定压比热容与定容比热容之比，R 为摩尔气体常数，μ为气体的摩尔质量，T 为绝对温度。
在0℃时，声速s m /45.3310=υ。
显然在t ℃时的声速应为： 15.273115.27300t T t +==υυυ （4-4-3） 如果测到了声速，由（4-4-2）式还可求出空气的比热容比γ。
声速的测定
声速的测定一、实验描述声波是一种在弹性介质内传播的纵波。
声速是描述声波传播快慢的物理量，对声速的测量，尤其是对超声声速的测量时声学技术中的重要内容，在医学、测距等方面都有重要的意义。
二、实验目的（1）学会用位相法测声速。
（2）利用李萨茹图形测位相差。
（3）学会用共振法测量声速。
三、实验原理图11、位相法测声速实验装置如图1所示，S1,S2为两个压电晶体换能器，一个用来发射声波，一个用来接受声波。
假设以S1发出的超声波经过一段时间传到S2，S1和S2之间的距离为L ，那么，S1和S2处的声位相差为φ=2πL/λ,如果L=n λ（n 为正整数），则φ=2n π，若能测出位相差φ，便可得到波长，再用频率计测出波源的频率，则声速c 便可求得。
用李萨茹图形测位相差将送给S1的输入信号接至X 轴，S2接收到的信号接至Y 轴。
设输入X 轴的入射波的振动方程为：+=wt A x cos(1φ)1则Y 轴接收到的的S2波形的振动方程为：+=wt A y cos(2φ)2合成的振动方程为：cos(221222212A A xy A y A x -+φ-2φ(sin )21= φ-2φ)1 此方程的轨迹为椭圆椭圆长短轴由相位差（φ-2φ)1决定。
位相差为φ=0时，轨迹为在一、三象限的直线,如图a ，若φ=π/2，则轨迹为椭圆，如图b ；若φ=π，轨迹为在二、四象限的直线段,如图c 。
因为φ=2πf cL L ∏=2λ（f 为超声波的频率） （公式1） 若S2离开S1的距离为L=S2-S1=λ/2,则φ=π/2，随着S2的移动，随之在0-π内变化，李萨茹图形也重复变化。
所以由图形的变化可求出φ，与这种图形重复变化的相应的S2的移动距离为λ/2，L 的长度可在一起上读出。
便可根据公式c=f λ求出声速。
2、共振法测声速由发射器发出的声波近似于平面波。
经接收器反射后，波将在两端面间来回反射并且叠加，叠加的波可近似看作有驻波加行波的特征。
声速的测量——精选推荐
声速的测量声波特性的测量，如频率、波长、声速、声压衰减、相位等，是声波检测技术中的重要内容。
特别是声速的测量，不仅可以了解媒质的特性而且还可以了解媒质的状态变化，在声波定位、探伤、测距等应用中具有重要的实用意义。
例如，声波测井、声波测量气体或液体的浓度和比重、声波测量输油管中不同油品的分界面等等。
声速的测量方法可以分为两大类。
一类是根据运动学理论v=L/t，通过测量传播距离L 和时间间隔t得到声速v；另一类是根据波动理论v=fλ，通过测量声波的频率f和波长λ得到声速v。
实验中使用的驻波法和相位比较法这两种测量方法，在声学、电磁场与电磁波、光学等领域都有着重要应用。
实验内容）输入并联连接，1、连接测量系统。
函数信号发生器的输出与发射换能器和示波器的X（Y2输入连接。
接收换能器的输出与示波器的Y12、熟悉函数信号发生器和示波器的使用。
（1）用示波器观察由信号发生器提供的不同的波形信号。
（2）用示波器观察李萨如图形。
3、调节谐振频率。
信号发生器输出正弦信号，频率调节到换能器的谐振频率,记下谐振频率f。
这时，换能器发射出的超声波最强。
4、利用相位比较法测量声速。
5、李萨如图形（叠加比较）法。
6、利用相位比较法测量声速。
（3）采用逐差法求出波长λ，进而求出声速v；表示测量结果。
实验的重与难点“声速的测量”是一个综合性声学实验。
实验中采用压电陶瓷超声换能器通过驻波法（共振干涉法）和相位比较法测量超声波在空气中的传播速度，这是一个非电量电测方法的应用。
通过这个实验可以重点学习如下内容：1、实验方法：非电量的电测方法；测量声速的驻波法和相位比较法。
2、测量方法：利用示波器测量电信号的极大值和观察李萨如图形测量相位差的方法。
3、3、3、数据处理方法：求声波波长的逐差法。
4、仪器调整使用方法：双踪示波器和函数信号发生器的正确调节和使用方法。
仪器简介本实验使用的声速测量仪必须配备示波器和信号发生器，实验者亦必须先熟悉示波器与信号发生器的使用，方可顺利完成实验。
声速的实验测量与计算
声速的实验测量与计算声速的实验测量与计算声速是指声音在单位时间内传播的距离，是声波在介质中传播的速度。
在物理学中，我们可以利用实验测量与计算的方法来确定声速的数值。
本文将介绍声速的实验测量方法，并详细解释声速的计算过程。
声速的实验测量方法通常包括直接测量和间接测量两种方式。
直接测量方法是利用仪器设备直接测量声波传播过程中的时间和距离，然后计算得出声速。
其中一种常用的方法是利用仪器测量声音从发声源到接收器的时间差，再结合两点之间的距离来计算声速。
这种方法需要精确地测量时间差和距离的值，因此需要使用精密的仪器设备来进行实验。
另一种间接测量方法是利用已知参数来计算声速。
其中一种常用的方法是利用水平地面上回声声音的实验。
在这种实验中，我们需要发送一个短的声音脉冲，并测量脉冲的时间与反射声音到达的时间。
根据这些测量值，可以利用简单的公式计算出声速的数值。
这种方法具有简单方便的特点，适用于小规模的实验。
在进行声速计算时，我们需要注意一些参数的影响。
首先是温度的影响。
由于声速与介质的密度和弹性系数有关，而温度会对介质的密度和弹性系数产生影响，因此需要考虑温度对声速的影响。
一般来说，随着温度的升高，气体的密度和弹性系数会降低，导致声速增加。
其次是介质的类型。
不同的介质具有不同的密度和弹性系数，从而导致声速的差异。
一般来说，固体的声速较高，液体次之，气体最低。
这是由于固体分子之间的相对位置相对稳定，分子间相互作用力较大；而气体分子间的相对位置较不稳定，分子间相互作用力较小。
最后是压力的影响。
当介质的压力增加时，声速也会增加。
这是因为压力的增加会使分子间的相互作用力增强，从而增加了声波在介质中传播的速度。
在实际的声速计算中，我们需要根据具体的实验数据来进行计算。
首先，我们需要测量声音的传播时间，可以通过测量声音从发声源到达接收器的时间差来实现，这一步要求我们使用精确的计时仪器。
然后，我们需要测量声波传播的距离，可以通过测量发声源和接收器之间的距离来实现。
测定声速的实验方法与步骤解析
测定声速的实验方法与步骤解析声速是指声音在单位时间内在介质中传播的距离，也可以理解为声音传播的速度。
测定声速的实验方法有多种，以下将为您详细解析几种常见的实验方法和步骤。
一、空气中1. 实验仪器和材料准备：- 示波器：用于显示声波信号的频率和振幅。
- 扬声器：用于发出声波信号。
- 音叉：用于产生稳定的振动频率。
- 直尺：用于测量距离。
- 火柴棒或其他装置：用于产生声波的初始信号。
2. 实验步骤：a. 将示波器接入扬声器，并将其连接到电源。
b. 将音叉固定在相对稳定的表面上。
c. 通过击打音叉来产生声波的初始信号。
d. 用直尺测量从音叉到示波器的距离，并记录下来。
e. 在示波器上观察声波信号的振幅与频率，并记录下来。
f. 测量声波从音叉传递到示波器的时间，并计算出声速。
二、水中1. 实验仪器和材料准备：- 振动源：如音叉或声波发生器。
- 容器：用于内部存放水的容器。
- 测距工具：如直尺或测距仪。
- 示波器：用于测量声波信号的振幅和频率。
2. 实验步骤：a. 将容器填满水，以确保声波传播的介质为水。
b. 将振动源放入容器中，使其悬浮在水中。
c. 利用振动源激发出声波信号。
d. 在示波器上观察声波信号的振幅与频率，并记录下来。
e. 使用直尺或测距仪测量从振动源到示波器之间的距离，并记录下来。
f. 根据声波传播距离和时间，计算出水中的声速。
三、固体中1. 实验仪器和材料准备：- 锤子或敲击器：用于产生声波信号。
- 传感器：用于接收声波信号并将其转化为电信号。
- 示波器：用于显示声波信号的频率和振幅。
- 计时器：用于测量声波传播时间。
- 直尺：用于测量传播距离。
2. 实验步骤：a. 将传感器与示波器相连，并将其连接到电源。
b. 保持敲击器与传感器之间的恒定距离。
c. 用敲击器在固体表面上产生声波信号。
d. 在示波器上观察声波信号的振幅与频率，并记录下来。
e. 使用直尺测量声波传播的距离，并记录下来。
f. 使用计时器测量声波从敲击器传播到传感器的时间，并计算出固体中的声速。
声速的测定
数据处理
注意事项
（1） 测量时，旋转摇柄应向同一方向旋转，以避免空程 误差 （2）电源接通时，两超声换能器不得接触 （2）信号发射器的信号输出幅度不要过大，避免仪器过热 而损坏
E gF 性关系：
当与极化方向一致的外加电压 E 加在压电材料时，
材料的伸缩形变
E S 与电压 也有线性关系：
S aE
由于E、S、F、U之间具有简单的线性关系，因此
我们就可以将正弦交流电信号转变成压电材料纵向 长度的伸缩，成为声波的来源；同样也可以使声压
变化转变为电压的变化来接收声信号。
Li ,i 1
2
实际测量中为了提高测量精度，可连续多次测
量数据并采用逐差法处理数据
Li ,i n Li n Li
2 Li ,i n n
简谐振动： y A cos(t ) 平面简谐行波：
y y(t )
y A cos( t
2
声速的测定
西南民族大学电气信息工程学院 基础物理实验室
前言
声波是在弹性媒质中传播的一种机械纵波，其
传播速度与媒质特性及状态等因素有关。
通过媒质中声速的测量，可以了解被测媒质的
特性或状态变化，因而声速测量有非常广泛的应用，
如无损检测、测距和定位、测气体温度Байду номын сангаас瞬间变化、
测液体的流速、测材料的弹性模量等。
为使测量值更加准确，可多移动几个波长同样
采用逐差法处理数据
Li ,i n Li n Li n
选择直线为特征图形可以避免错误
实验仪器
ZKY-SS型声速测定实验仪（信号源、测定仪）
示波器
压电陶瓷换能器
测量声速的实验方法
测量声速的实验方法声速是指声波在介质中传播的速度，通常以米/秒（m/s）作为单位。
测量声速是物理学实验中的常见内容，可以通过不同的实验方法来进行。
一、利用共鸣法测量声速共鸣法是一种常用于测量声速的方法。
其基本原理是通过利用共振现象，使得声波在一定条件下得到放大和增强。
实验器材：1. 共鸣管2. 音叉3. 示波器4. 电源5. 信号发生器实验步骤：1. 将共鸣管调整至合适的长度，并固定在支架上。
2. 将音叉固定在共鸣管的一端，并用信号发生器激发音叉。
3. 缓慢改变共鸣管的长度，当共鸣管的长度与声波的半波长相等时，共振现象会发生。
4. 通过示波器观察到最大的振幅时，记录下此时的共鸣管长度。
5. 根据测得的声波半波长和频率，可以计算出声速。
二、利用回声测量法测量声速回声测量法是一种通过测量声音从源头到达反射物再返回的时间来计算声速的方法。
实验器材：1. 音源，如手掌或者敲击棒2. 计时器或者秒表3. 水平墙面或者其他反射物体4. 测量标尺实验步骤：1. 在实验室中选择一个相对静音的环境。
2. 将音源靠近墙面，并使其产生一个较大的声音。
可以通过敲击墙面或者用手掌拍击的方式产生声音。
3. 同时开始计时，在听到回声的那一刻停止计时。
4. 测量声音源距离墙面的距离。
5. 重复实验多次，取平均值。
6. 根据声音源到墙面的距离和回声延迟的时间，可以计算出声速。
三、利用频率和波长的关系测量声速声速与声波的频率和波长有一定的关系，可以通过测量声波的频率和波长来计算声速。
实验器材：1. 频率计2. 波长测量器实验步骤：1. 使用频率计测量声波的频率。
2. 使用波长测量器测量声波的波长。
3. 根据声波的频率和波长，使用以下公式计算声速：声速=频率×波长。
需要注意的是，在进行实验测量时，应确保实验环境相对安静，以减少外界干扰对实验结果的影响。
同时，在进行测量时应重复实验多次，并取平均值，以提高测量结果的准确性。
综上所述，通过共鸣法、回声测量法以及利用频率和波长的关系等实验方法，我们可以准确测量声速。
声速的测量
声速的测量在弹性介质中，频率从20Hz 到20kHz 的振动所激起的机械波称为声波，高于20kHz ，称为超声波，超声波的频率范围在2×104Hz-5×108Hz 之间。
超声波的传播速度，就是声波的传播速度。
超声波具有波长短，易于定向发射等优点，在超声波段进行声速测量比较方便。
超声波在媒质中的传播速度与媒质的特性及状态等因素有关。
因而通过媒质中声速的测定，可以了解媒质的特性或状态变化。
例如，测量氯气、蔗糖等气体或溶液的浓度、氯丁橡胶乳液的比重以及输油管中不同油品的分界面等等，这些问题都可以通过测定这些物质中的声速来解决。
可见，声速测定在工业生产上具有一定的实用意义。
本实验用压电陶瓷超声换能器来测定超声波在空气中的传播速度，它是非电量电测方法的一个例子。
一、实验目的1．了解超声波的产生、发射和接收方法； 2．用干涉法和相位法测量介质中的声速；3．复习用逐差法进行数据处理，复习示波器的使用，熟悉振动合成。
二、实验原理频率介于20Hz ～20kHz 的机械波振动在弹性介质中的传播就形成声波，介于20kHz ～500MHz 的称为超声波，超声波的传播速度就是声波的传播速度，而超声波具有波长短，易于定向发射和会聚等优点，声速实验所采用的声波频率一般都在20KHz ～60kHz 之间。
在此频率范围内，采用压电陶瓷换能器作为声波的发射器、接收器、效果最佳。
根据声波各参量之间的关系可知f ⋅=λυ,其中υ为波速, λ为波长,f 为频率。
图1共振法测量声速实验装置在实验中,可以通过测定声波的波长λ和频率f 求声速。
声波的频率f 可以直接从低频信号发生器(信号源)上读出,而声波的波长λ则常用相位比较法(行波法)和共振干涉法(驻波法)来测量。
图2 相位比较法测量声速实验装置1.共振干涉(驻波)法测声速由声源S1发出的声波（频率为f ），经介质（空气）传播到S2，S2在接收声波信号的同时反射部分声波信号。
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物理实验报告
班级土木1804 姓名 123 学号 201806050412 实验日期 20190530
实验名称:声速的测量
1.实验原理：
由波动理论可知，波速与波长、频率有如下关系：v = f λ，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。
下图是超声波测声速实验装置图。
驻波法测波长
由声源发出的平面波经前方的平面反射后，入射波与发射波叠加，它们波动方程分别是：
叠加后合成波为：
的各点振幅最大，称为波腹，对应的位置：
的各点振幅最小，称为波节，对应的位置：
因此只要测得相邻两波腹（或波节）的位置Xn、X n-1即可得波长。
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：其中λ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2π。
利用李萨如图形就可以测得超声波的波长。
不同ϕ 的李萨如图
2. 实验内容：
1．调整仪器使系统处于最佳工作状态，换能器共振频率约为35KHz。
2．用驻波法（共振干涉法）测波长和声速。
3．用相位比较法测波长和声速。
注意事项
1．确保换能器S1和S2端面的平行。
2．信号发生器输出信号频率与压电换能器谐振频率f0保持一致。
3. 实验数据
1）用相位法测波长和声速
2）用驻波法（或共振干涉法）测声速。
4. 思考题：
1．固定距离，改变频率，以求声速。
是否可行？
2．各种气体中的声速是否相同？为什么？
答：1.不可行，改变频率会使图形的范围变化，且变化范围极小，不可能得到多组数据。
2.不相同，因为气体作为传播声音的介质，介质不相同，传播速度也不相同。
评定：
签字：
日期：。