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）。
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）。
声速的测量实验总结
声速的测量实验总结
一、实验简介
声速的测量实验是一种物理实验，主要目的是通过测量声波在介质中的传播速度，了解声波的基本特性。
实验中，我们通常使用声波发生器和接收器，通过测量声波从发生器传播到接收器的时间，计算出声波在介质中的传播速度。
二、实验目的
1. 掌握声速的测量方法；
2. 了解声波在介质中的传播速度与介质性质的关系；
3. 培养实验操作能力和数据处理能力。
三、实验原理
声速的测量基于波的传播特性。
在均匀介质中，声波的传播速度与介质本身的性质有关，可以通过已知的声速公式计算：
c = √(K/ρ)
其中，c 是声速，K 是介质的弹性模量，ρ是介质的密度。
四、实验步骤与操作
1. 准备实验器材：声波发生器、接收器、计时器、已知长度的测量管、已知密度的介质（如水、空气等）；
2. 将声波发生器和接收器分别置于测量管的起点和终点，确保测量管内无空气；
3. 启动声波发生器，记录声波从起点传播到终点的时间；
4. 根据声速公式，计算出声波在介质中的传播速度；
5. 重复实验，记录多组数据，求平均值以提高测量精度。
五、实验结果分析
1. 根据实验数据，绘制出声速与介质密度的关系图；
2. 分析实验结果，比较理论值与实验值的差异；
3. 总结实验误差来源，提出改进措施。
六、实验结论
通过本实验，我们掌握了声速的测量方法，了解了声波在介质中的传播速度与介质性质的关系。
实验结果表明，声速与介质的密度和弹性模量有关，可以通过这些参数来计算出声速的理论值。
通过比较理论值与实验值，我们可以评估实验的精度和误差来源，为后续的实验提供改进方向。
声速的测量
声速的测量声波是一种频率介于20Hz~20KHz的机械振动在弹性媒质中激起而传播的机械纵波。
波长、强度、传播速度等是声波的重要参数。
测量声速的方法之一是利用声速与振动频率f和波长λ之间的关系（即v=λf）求出，也可以利用v=L/t求出，其中L为声波传播的路程，t为声波传播的时间。
超声波的频率为20KHz~500MHz之间，它具有波长短、易于定向传播等优点。
在同一媒质中，超声波的传播速度就是声波的传播速度，而在超声波段进行传播速度的测量比较方便，更何况在实际应用中，对于超声波测距、定位、成像、测液体流速、测材料弹性模量、测量气体温度瞬间变化和高强度超声波通过会聚作医学手术刀使用等方面都得到广泛的应用，超声波传播速度有其重要意义。
我们通过媒质（气体、液体）中超声波传播速度测定来测量其声波的传播速度。
【一】实验目的1．了解超声振动的产生，超声波的发射、传播和接收。
2．通过实验了解作为传感器的压电陶瓷的功能。
3．用共振干涉法、相位比较法和时差法测量声速，并加深有关共振、振动合成、波的干涉等理论知识的理解。
4．进一步掌握示波器、低频信号发生器和数字频率计的使用。
【二】实验原理1．声波与压电陶瓷换能器频率介于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。
声波是一种在弹性媒质中传播的机械波，其振动状态的传播是通过媒质各点间的弹性力来实现的，因此波速决定于媒质的状态和性质（密度和弹性模量）。
液体和固体的弹性模量与密度的比值一般比气体大，因而其中的声速也较大。
由于在波动传播过程中波速V、波长λ与频率f之间存在着V＝λf的关系，若能同时测定媒质中声波传播的频率及波长，即可求得此种媒质中声波的传播速度V。
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。
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。
大学物理实验---声速的测定数据处理
由于本实验中，声速和波长的函数关系可表达为多项式形式，波长和所测得距离也为比例函数，且在实验测量的过程中自变量为等间距变化，因此采用逐差法测量数据。
其优点是能充分利用测量数据而求得所需要的物理量,提高测量精度。
一、共振干涉法测量空气中的声速由干涉理论可知，ΔL=λ/2，V=fλ=2fΔL这两组线性关系。
实验中等间距的出现波腹或波节，相当于游标卡尺的位置也是等间距来变化的，对测量的数据进行逐差法处理数据。
由逐次相减的数据可判断出Δl i基本相等，验证了ΔL与λ的线性关系，当然也可看出实验过程中，有些数据的测量还是有一定的误差的，可以进行重新测量作进一步的修正。
因此×∑ΔLi，ΔL平均=4.802mm,有ΔL平均=19V=fλ=2fΔL平均=2×37×103×4.802×10-3=355.348m/s，并且此速度是在温度T0=300K测得。
二、相位比较法测量空气中的声速实验中采用测量两个相同李萨如图像的位置点来测量波长。
选取的李萨如图形是∆∅=π时的斜直线，比较容易判断，减小实验误差，测得的数据进行逐差法处理。
由逐次相减的数据也可判断出Δl i基本相等，验证了ΔL与λ的线性关系，当然也可看出实验过程中，有些数据的测量还是有一定的误差的，可以进行重新测量作进一步的修正。
因此有ΔL平均=19×∑ΔLi，ΔL平均=9.444mm,V=fλ=fΔL平均=37×103×9.444×10-3=349.428m/s，并且此速度也是在温度T0=300K测得的。
三、时差法测量空气中的声速由逐次相减的数据也可判断出Δt i基本相等，验证了Δt i与V的线性关系，当然也可看出实验过程中，有些数据的测量还是有一定的误差的，可以进行重新测量作进一步的修正。
因此有Δt平均 =19×∑Δti，Δt平均=14.2us,ΔL=20mm,V=ΔLΔt平均=20×10−314.2×10−6=1408.451m/s,并且此速度也是在温度T0=300K测得的。
三种测试方法测试声速
三种测试方法测试声速一、实验目的掌握测量声速的几种方法实际测量声速二、实验仪器SV-DH系列声速测试仪为观察、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。
它们都由声速专用测试架及专用信号源二部分组成。
仪器可用于大学基础物理实验。
SV-DH系列声速测试仪不但覆盖了基础物理声速实验中常用的二种测试方法，而且，在上述常规测量方法基础上还可以用工程中实际使用的声速测量方法时差法进行测量。
在时差法工作状态下，使用示波器，可以非常明显、直观地观察声波在传播过程中经过多次反射、叠加而产生的混响波形。
型号与组成SV-DH系列声速测试仪是由声速测试仪（测试架）和声速测试仪信号源二个部分组成。
下列声速测试仪都可增加固体声速测量装置，用于固体声速的测量。
对于声速测试架，有以下型号：SV-DH-3型声速测定仪（支架式、千分尺读数）；SV-DH-3A型声速测定仪（支架式、数显容栅尺读数）；SV-DH-5型声速测定仪（液槽式、千分尺读数）；SV-DH-5A型声速测定仪（液槽式、数显容栅尺读数）；SV-DH-7型声速测定仪（液槽可脱卸、千分尺读数）。
SV-DH-7A型声速测定仪（液槽可脱卸、数显容栅尺读数）。
对于信号源，有以下型号：SVX-3型声速测定信号源（频率范围20kHz～45kHz，带时差法测量脉冲信号源）；SVX-5型声速测定信号源（频率范围20kHz～45kHz，带时差法测量脉冲信号源）；SVX-7型通用信号源（频率范围50Hz～50KHz、带时差法测量脉冲信号源）；图1列出SVX-5、SVX-7声速测试仪信号源面板，图2为声速测试仪外形示意图。
图调节旋钮的作用：信号频率：用于调节输出信号的频率；发射强度：用于调节输出信号电功率（输出电压）；接收增益：用于调节仪器内部的接收增益。
图2 声速测试架外形示意图主要技术参数1. SV-DH声速测试仪1.1 环境适应性：工作温度10～35℃；相对湿度25～75%。
三种测试方法测试声速
三种测试方法测试声速一、实验目的掌握测量声速的几种方法实际测量声速二、实验仪器SV-DH系列声速测试仪为观察、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。
它们都由声速专用测试架及专用信号源二部分组成。
仪器可用于大学基础物理实验。
SV-DH系列声速测试仪不但覆盖了基础物理声速实验中常用的二种测试方法，而且，在上述常规测量方法基础上还可以用工程中实际使用的声速测量方法时差法进行测量。
在时差法工作状态下，使用示波器，可以非常明显、直观地观察声波在传播过程中经过多次反射、叠加而产生的混响波形。
型号与组成SV-DH系列声速测试仪是由声速测试仪（测试架）和声速测试仪信号源二个部分组成。
下列声速测试仪都可增加固体声速测量装置，用于固体声速的测量。
对于声速测试架，有以下型号：SV-DH-3型声速测定仪（支架式、千分尺读数）；SV-DH-3A型声速测定仪（支架式、数显容栅尺读数）；SV-DH-5型声速测定仪（液槽式、千分尺读数）；SV-DH-5A型声速测定仪（液槽式、数显容栅尺读数）；SV-DH-7型声速测定仪（液槽可脱卸、千分尺读数）。
SV-DH-7A型声速测定仪（液槽可脱卸、数显容栅尺读数）。
对于信号源，有以下型号：SVX-3型声速测定信号源（频率范围20kHz～45kHz，带时差法测量脉冲信号源）；SVX-5型声速测定信号源（频率范围20kHz～45kHz，带时差法测量脉冲信号源）；SVX-7型通用信号源（频率范围50Hz～50KHz、带时差法测量脉冲信号源）；图1列出SVX-5、SVX-7声速测试仪信号源面板，图2为声速测试仪外形示意图。
图调节旋钮的作用：信号频率：用于调节输出信号的频率；发射强度：用于调节输出信号电功率（输出电压）；接收增益：用于调节仪器内部的接收增益。
图2 声速测试架外形示意图主要技术参数1. SV-DH声速测试仪1.1 环境适应性：工作温度10～35℃；相对湿度25～75%。
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。
声速测定的原理
声速测定的原理声速测定的原理是通过测定声波在介质中的传播速度来推断该介质的声速。
声速是声波在介质中传播的速度，它取决于介质的密度和弹性特性。
声波是一种机械波，是由介质中粒子的振动引起的一种能量传播方式。
声波的传播可分为纵波和横波，而常见的声波多为纵波。
在介质中，声波的传播速度通过介质的密度和弹性模量两个因素决定，即v = √(B/ρ) ，其中v为声速，B为介质的弹性模量，ρ为介质的密度。
声速测定的一种常用方法是通过测定被测介质中声波的传播时间来计算声速。
一般来说，声速测定可以通过以下几种方法进行：1. 时间差法：在已知距离的两个点上同时发出一个声波，然后测量这两个点之间声波传播的时间差。
根据声波传播的距离和时间，可以计算出声速。
这种方法适用于直线距离较短的情况，例如测定水中的声速。
2. 干涉法：利用声波的干涉现象来测定声速。
在介质中，如果两个声源发出的声波频率相同且相位差为整数倍的关系，则声波会相互干涉，形成干涉纹。
通过测量干涉纹之间的距离和时间，可以计算出声速。
这种方法适用于气体和液体介质的声速测定。
3. 衍射法：利用声波的衍射现象来测定声速。
在介质中，声波在遇到边缘或障碍物时会发生衍射现象，形成衍射条纹。
通过测量衍射条纹的间距和角度，可以计算出声速。
这种方法适用于气体和固体介质的声速测定。
无论采用何种方法，声速测定都需要注意以下几个因素：1. 温度和湿度对声速的影响：温度和湿度会影响介质的密度和弹性模量，从而影响声速的测定结果。
因此，在声速测定中需要对温度和湿度进行校正。
2. 声波的频率和幅度变化：声波的频率和幅度变化也会对声速的测定结果产生影响。
因此，在进行声速测定时，需要确保声波的频率和振幅保持稳定。
3. 测量误差的控制：在声速测定中，要注意测量误差的控制。
测量仪器的精度、实验环境的稳定性以及操作者的技术水平等因素都会对测量结果产生影响，因此需要采取相应的措施来减小误差。
总之，声速测定是通过测量声波在介质中的传播速度来推断介质的声速。
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。
声速的测量
接收换能器
读数
转轮
信号发生器
示波器
二、共振干涉法
当两换能器之间的距离改变时，示波器上的信号幅度每一 次周期性的变化，相当于距离改变了半个波长。该值由游标 卡尺测得，频率由信号发生器读得。三、位相比较法 比较发射波和接波之间产生位相： 2
L
改变换能器之间的距离L，相当于改变了发射波和接
声速的测量
实验简介
声波是一种在弹性介质中传播的纵波。 速度=频率*波长
本实验要测的是超声波在空气中的传播速度。
实验目的
1、用共振干涉法和相位比较法测量声速；
2、进一步掌握示波器、信号发生器的使用。
实验原理
一．实验装置
超声波的产生和接收可以由两只结构完全相同 的超声压电换能器分别完成。
发射换能器
收波之间的位相差，荧光屏上的图形也随L不断变化。
2
当两换能器之间的距离改变半个波长时，则相位差改变 π。 该值由游标卡尺测得，频率由信号发生器读得。
实验数据
为了提高测量精度，应充分使用整个卡尺行程，将所得
的数据用逐差法进行处理，得到更准确的声波波长。
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91.501
91.570
90.905
90.531
92.391
X16-X6
X17-X7
X18-X8
X19-X9
X20-X10
92.932
92.771
92.743
92.500
91.837
λ（λ=ΔX）
9.150
9.157
9.091
9.053
9.239
9.293
9.277
9.274
9.250
9.184
由此可见，在经过△x距离后，接收到的余弦波与原来位置处的相位差（相移）为θ= 2π△x /λ。如图5所示。因此能通过示波器，用李萨如图法观察测出声波的波长。
4.时差法测量原理
连续波经脉冲调制后由发射换能器发射至被测介质中，声波在介质中传播，经过t时间后，到达L距离处的接收换能器。由运动定律可知，声波在介质中传播的速度可由以下公式求出：
λ的平均值
9.197
数据处理：
1）驻波共振法数据处理如下：FN= 37.612KHz
对于波长 ， ==0.05930
B类不确定度 ;
合成不确定度 =0.05931
对于频率 ，只有B类不确定度
=344.5575 m/s
V的不确定度 =12.11 m/s
结果表达式： 344.5613 12.11 m/s
12.11 m/s
2）相位比较法数据处理如下：
对于波长 ， =0.08304
B类不确定度 ;
合成不确定度 =0.08305
对于频率 ，只有B类不确定度
=344.5613 m/s
V的不确定度 =11.35m/s
结果表达式： 344.5613 11.35 m/s
11.35m/s
八、【实验结果分析与小结】
速度V=距离L/时间t
图4发射波与接收波
通过测量二换能器发射接收平面之间距离L和时间t ,就可以计算出当前介质下的声波传播速度。
五、【实验内容】
1.仪器在使用之前，加电开机预热15min。在接通市电后，自动工作在连续波方式，选择的介质为空气的初始状态。
2.驻波法测量声速。
2.1测量装置的连接：
图5驻波法、相位法连线图
9.382
9.208
9.187
9.196
9.194
9.195
9.188
9.193
9.195
9.204
λ的平均值
9.214
2.相位比较法
FN=37.395KHz
项目
S2坐标/mm
X1
X2
X3
X4
X5
X6
X7
X8
X9
X10
40.081
49.258
59.333
69.011
76.314
85.132
94.345
超声换能器工作状态的调节方法如下：各仪器都正常工作以后，首先调节发射强度旋钮，使声速测试仪信号源输出合适的电压（8～10VP-P之间），再调整信号频率（在25～45kHz），选择合适的示波器通道增益（一般0.2V～1V/div之间的位置），观察频率调整时接收波的电压幅度变化，在某一频率点处（34.5～37.5kHz之间）电压幅度最大，此频率即是压电换能器S1、S2相匹配频率点，记录频率FN，改变S1和S2间的距离，适当选择位置，重新调整，再次测定工作频率，共测5次，取平均频率f。
图3 用李萨如图观察相位变化
在连续多次测量相隔半波长的S2的位置变化及声波频率f以后，我们可运用测量数据计算出声速，用逐差法处理测量的数据。
3.相位法测量原理
由前述可知入射波ξ1与反射波ξ2叠加，形成波束ξ3
即ξ3=A1cos(2πx /λ)cosωt+A2cos（ωt - 2πx /λ)
即对于波束：ξ1=Acos（ωt - 2πx /λ)
波长λi=│Li-Li-1│
4.干涉法/相位法测量数据处理
已知波长λi和频率fi，（频率由声速测试仪信号源频率显示窗口直接读出。）则声速Ci=λi×fi。
因声速还与介质温度有关，所以必要时请记下介质温度t℃。
5.时差法测量声速步骤
图6 时差法测量声速接线图
按图6所示进行接线。将测试方法设置到脉冲波方式，并选择相应的测试介质。将S1和S2之间的距离调到一定距离（≥50mm），再调节接收增益，使显示的时间差值读数稳定，此时仪器内置的计时器工作在最佳状态。然后记录此时的距离值和信号源计时器显示的时间值Li-1、ti-1。移动S2，如果计时器读数有跳字，则微调（距离增大时，顺时针调节；距离减小时，逆时针调节）接收增益，使计时器读数连续准确变化。记录下这时的距离值和显示的时间值Li、ti。则声速Ci=（Li-Li-1）/（ti-ti-1）。
如图5所示，信号源面板上的发射端换能器接口（S1），用于输出一定频率的功率信号，请接至测试架的发射换能器（S1）；信号源面板上的发射端的发射波形Y1，请接至双踪示波器的CH1（Y1），用于观察发射波形；接收换能器（S2）的输出接至示波器的CH2（Y2）
2.2测定压电陶瓷换能器的最佳工作点
只有当换能器S1的发射面和S2的接收面保持平行时才有较好的接收效果；为了得到较清晰的接收波形，应将外加的驱动信号频率调节到换能器S1、S2的谐振频率点处时，才能较好的进行声能与电能的相互转换（实际上有一个小的通频带），以得到较好的实验效果。按照调节到压电陶瓷换能器谐振点处的信号频率，估计一下示波器的扫描时基t/div，并进行调节，使在示波器上获得稳定波形。
物理实验报告
一、【实验名称】
超声波声速的测量
二、【实验目的】
1、了解声速的测量原理
2、学习示波器的原理与使用
3、学习用逐差法处理数据
三、【仪器用具】
1、SV-DH-3型声速测定仪段
2、双踪示波器
3、SVX-3型声速测定信号源
四、【仪器用具】
1.超声波与压电陶瓷换能器
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。
在上述假设条件下，发射波ξ1=Acos（ωt+2πx /λ)。在S2处产生反射，反射波ξ2=A1cos（ωt+2πx /λ)，信号相位与ξ1相反，幅度A1＜A。ξ1与ξ2在反射平面相交叠加，合成波束ξ3
ξ3=ξ1+ξ2=(A1+A2）cos（ωt-2πx /λ)+A1cos（ωt+2πx /λ)
=A1cos(2πx /λ)cosωt+A2cos（ωt - 2πx /λ)
图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换能器。图1为纵向换能器的结构简图。
2.共振干涉法（驻波法）测量声速
假设在无限声场中，仅有一个点声源S1（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。
X5
X6
X7
X8
X9
X10
43.118
47.578
52.260
56.916
61.438
66.072
70.550
75.252
79.929
84.400
X11
X12
X13
X14
X15
X16
X17
X18
X19
X20
90.027
93.620
98.195
102.894
107.406
112.048
116.490
121.215
125.902
130.420
逐差
（10ΔX）
X11-X1
X12-X2
X13-X3
X14-X4
X15-X5
46.909
46.042
45.935
45.978
45.968
X16-X6
X17-X7
X18-X8
X19-X9
X20-X10
45.976
45.940
45.963
45.973
46.020
λ（λ/2=ΔX）
2.3测量步骤
将测试方法设置到连续波方式，合适选择相应得测试介质。完成前述2.1、2.2步骤后，观察示波器，找到接收波形的最大值。然后转动距离调节鼓轮，这时波形的幅度会发生变化，记录下幅度为最大时的距离Li-1，距离由数显尺（数显尺原理说明见附录2）或在机械刻度上读出，再向前或者向后（必须是一个方向）移动距离，当接收波经变小后再到最大时，记录下此时的距离Li。即有：波长λi=2│Li-Li-1│，多次测定用逐差法处理数据。
103.542
113.094
122.388
X11
X12
X13
X14
X15
X16
X17
X18
X19
X20
131.582
140.828
150.238
159.542
168.705
178.064
187.116
196.285205.ຫໍສະໝຸດ 94214.225逐差
（10ΔX）
X11-X1
X12-X2
X13-X3
X14-X4
九、【附上原始数据】
由此可见，合成后的波束ξ3在幅度上，具有随cos(2πx /λ)呈周期变化的特性，在相位上，具有随(2πx /λ)呈周期变化的特性。
图4所示波形显示了叠加后的声波幅度，随距离按cos(2πx /λ)变化的特征。