声速的测量
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。
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。
声速的测量
示波器
Zky－ss声速测定实验仪
配套的声速测定装置
实验步骤
步骤一：共振干涉法测声速
❖ 按图接线（检查接线），调节仪器，使示波 器显示接收信号电压的波形;
❖ 测定压电陶瓷换能器系统谐振频率f; ❖ 测定波长.
仪器连接及调节
பைடு நூலகம் CH1
CH2
首先显示欢迎界面，自动进入按键说明界面，按确认键进 入模式选择界面，选择正弦波模式按确认进入实验测量界面。
而且由于实际测量中大部分情况动子的定位精 度并不高因此计算λ不确定度的时候B类分量 通常可以略去。
因时间有限，处理数据时不考虑不确定度， 不过要计算出声速值。
其他注意事项
❖本实验如果两个人合作，必须把同组者名字写上。 ❖完成实验后仪器保留在最后一个数据读数时的位置， 以便检查，检查过后才能关闭电源。
声速测量
本实验用压电陶瓷实现声－电转化来测定声速。
实验原理
❖ 在波动过程中，声波的传播速度v与声波频率f和波 长λ之间的关系为v=fλ。所以只要测出声波的频率和 波长，就可以求出声速。其中声波频率可由产生声 波的信号发生器的频率读出，波长则可用共振干涉 法和相位比较法进行测量。
连接及原理图
实验仪器
测定谐振频率
❖ 移动两换能器距离到大于5cm处，调节频率旋钮， 使频率在35正负3Khz内变化，观察示波器接收波 电压幅度变化，找出电压幅度最大时对应的频率。
❖ 调节换能器距离，使接收幅度最大，再细调频率， 记录数值。
❖ 改变换能器距离，多次测量求平均值。
在实验中有可能出现波形失真
❖ 如果是zky－ss可以减 少发射和接收增益使波 形回复正弦波。
可以看见LCD显示屏上 有三行内容。
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。
大物实验报告声速的测定
大物实验报告声速的测定篇一：大学物理实验报告-声速的测量实验报告声速的测量【实验目的】1.学会用共振干涉法、相位比较法以及时差法测量介质中的声速2.学会用逐差法进行数据处理；3.了解声速与介质参数的关系。
【实验原理】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的优点还在于超声波的波长短，可以在短距离较精确的测出声速。
超声波的发射和接收一般通过电磁振动与机械振动的相互转换来实现，最常见的方法是利用压电效应和磁致伸缩效应来实现的。
本实验采用的是压电陶瓷制成的换能器(探头)，这种压电陶瓷可以在机械振动与交流电压之间双向换能。
声波的传播速度与其频率和波长的关系为：vf(1)由(1)式可知，测得声波的频率和波长，就可以得到声速。
同样，传播速度亦可用v?L/t(2)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。
1. 共振干涉法实验装置如图1所示，图中S1和S2为压电晶体换能器，S1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以近似的平面声波；S2为超声波接收器，声波传至它的接收面上时，再被反射。
当S1和S2的表面近似平行时，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L=n×，n=0，1，2， (3)2λ时，S1发出的声波与其反射声波的相位在S1处差2nπ(n=1，2 ……)，因此形成共振。
因为接收器S2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，所以当形成共振时，接收器的输出会出现明显增大。
从示波器上观察到的电信号幅值也是极大值(参见图2)。
图中各极大之间的距离均为λ/2，由于散射和其他损耗，各级大致幅值随距离增大而逐渐减小。
我们只要测出各极大值对应的接收器S2的位置，就可测出波长。
由信号源读出超声波的频率值后，即可由公式(1)求得声速。
简述测定声速的步骤
简述测定声速的步骤
测定声速是一种常见的物理实验，可用于研究声波在不同介质中的传播特性。
测定声速的步骤如下：
1. 实验准备：首先，需要准备一个声音源，如扬声器或发声器。
然后，选择一个测量声音传播距离的装置，如直尺或测距仪。
最后，选择一个计时设备，如秒表或计算机程序。
2. 设置实验装置：将声音源放置在一个开放的区域中，远离任何会产生噪音的物体。
确保声音源与测量装置之间没有任何障碍物。
3. 测量传播距离：将测量装置放置在声音源的近旁，然后测量声音传播到测量装置的距离。
确保准确测量声音传播距离的方法，以获得准确的结果。
4. 发出声音：打开声音源，使其发出声音。
确保声音源产生的声音稳定且具有一定的频率。
此时，声音波将从声音源传播到测量装置。
5. 计时：开始计时器，并在声音波到达测量装置时停止计时。
记录计时器的时间。
重复这个步骤多次，以获得更准确的结果。
6. 计算声速：根据已知的传播距离和测得的时间，计算声音的传播
速度。
声速（v）可以通过公式 v = d/t 来计算，其中d是传播距离，t是声音传播所用的时间。
拓展：在实际测量中，还需要考虑一些误差因素，如温度、湿度、空气压力等。
这些因素会对声波的传播速度产生影响。
因此，在进行测定声速的实验时，需要确保环境条件的稳定，并进行适当的校正和修正，以提高测量结果的准确性。
此外，声速的测量也可以应用于其他领域，如地震学、材料科学等，以研究不同介质中声波的传播特性。
大学物理实验报告声速的测量
大学物理实验报告声速的测量大学物理实验报告：声速的测量引言：声速是声波在介质中传播的速度，是一个物质的固有属性。
在物理学中，测量声速是一项重要的实验，它不仅有助于我们了解声波的传播规律，还可以为其他领域的研究提供基础数据。
本实验旨在通过一系列测量步骤，精确计算出声速的数值。
材料与方法：实验所需材料有：声速测量装置、示波器、发声器、频率计、螺旋测微器、直尺、宽口瓶、水、计时器等。
实验步骤如下：1. 将宽口瓶中装满水，放置在平稳的桌面上。
2. 将发声器固定在宽口瓶的顶部，确保其与水面平行。
3. 将示波器与发声器相连，以便观察声波的波形。
4. 调节发声器的频率，使其发出稳定的声音。
5. 使用螺旋测微器测量宽口瓶的高度，并记录下来。
6. 在示波器上观察声波的波形，并使用频率计测量声波的频率。
7. 同时启动计时器和示波器，记录下声波传播从发声器到水面反射回来的时间间隔。
8. 重复上述步骤，进行多组实验数据的测量。
结果与讨论：根据实验数据，我们可以计算声速的数值。
首先，根据声波传播的时间间隔和宽口瓶的高度，我们可以计算出声波在水中的传播距离。
其次，根据声波的频率和传播距离，我们可以计算出声波在水中的传播时间。
最后，通过将传播距离除以传播时间，我们可以得到声速的数值。
在实验过程中，我们需要注意一些误差来源。
首先，由于声波的传播路径并非直线，而是经过水面的反射，因此需要对声波传播的路径进行修正。
其次，由于实验设备的精度限制，测量值可能存在一定的误差。
为了减小误差，我们可以进行多组数据的测量，并取平均值作为最终结果。
此外，声速的数值还受到温度和压力等环境因素的影响。
在实验中，我们可以通过控制实验环境的温度和压力，使其尽量接近标准条件，以获得更准确的结果。
结论：通过以上实验步骤和数据处理，我们成功测量出了声速的数值。
实验结果表明，声速在水中的数值为XXX m/s（具体数值根据实验数据计算得出）。
这一结果与文献中的数值相近，验证了实验的准确性和可靠性。
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。
声速的测量实验报告
声速的测量实验报告不会写声速的测量实验报告的朋友，下面请看小编给大家整理收集的声速的测量实验报告，仅供参考。
声速的测量实验报告1实验目的:测量声音在空气中的传播速度。
实验器材:温度计、卷尺、秒表。
实验地点:平遥县状元桥东。
实验人员:爱物学理小组实验分工:张灏、成立敬——测量时间张海涛——发声贾兴藩——测温实验过程:1 测量一段开阔地长;2 测量人在两端准备;3 计时员挥手致意,发声人准备发声;4 发生人向上举手,同时发声,计时员计时(看到举手始,听到声音止)5 多测几次,记录数据。
实验结果:时间17∶30温度21℃发声时间0.26″发声距离 93m实验结论:在21℃空气中,声音传播速度为357.69m/s.实验反思:有一定误差,卡表不够准确。
声速的测量实验报告2实验目的：1)探究影响声速的因素，超声波产生和接收的原理。
2)学习、掌握空气中声速的测量方法3)了解、实践液体、固体中的声速测量方法。
4)三种声速测量方法作初步的比较研究。
实验仪器:1)超声波发射器 2)超声波探测器 3)平移与位置显示部件。
4)信号发生器： 5)示波器实验原理： 1)空气中：a.在理想气体中声波的传播速度为v88(式中8088cpcV(1)称为质量热容比，也称“比热[容]比”，它是气体的质量定压热容cp与质量定容热容cV的比值;M 是气体的摩尔质量，T是绝对温度，R=8.314472(1±1.7×10-6)Jmol-1K-1为摩尔气体常量。
)标准干燥空气的平均摩尔质量为Mst =28.966�8�710-3kg/mol b.在标准状态下(T0�8�8273.15K,p�8�8101.3�8�8kPa)，干燥空气中的声速为v0=331.5m/s。
在室温t℃下，干燥空气中的声速为v88v0(2)(T0=273.15K)c.然而实际空气总会有一些水蒸气。
当空气中的相对湿度为r时，若气温为t℃时饱和蒸气压为pS，则水汽分压为rps。
声速的测量实验报告及数据处理
声速的测量实验报告及数据处理一、实验目的1、了解声速测量的基本原理和方法。
2、学会使用驻波法和相位法测量声速。
3、掌握数据处理和误差分析的方法。
二、实验原理1、驻波法声波在介质中传播时，入射波与反射波相互叠加形成驻波。
在驻波系统中，相邻两波节（或波腹）之间的距离为半波长的整数倍。
通过测量相邻两波节（或波腹）之间的距离，就可以计算出声波的波长，进而求得声速。
2、相位法通过比较发射波和接收波的相位差来测量声速。
当发射波和接收波的相位差为2π 的整数倍时，两波同相，此时对应的距离差为波长的整数倍。
通过测量相位差的变化和相应的距离变化，就可以计算出声波的波长和声速。
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、驻波法测量声速（1）将声速测量仪的发射端和接收端分别连接到信号发生器和示波器。
（2）调节信号发生器的频率，使示波器上显示出稳定的正弦波。
（3）移动接收端，观察示波器上波形的变化，找到相邻的波节（或波腹）位置，并记录相应的距离。
（4）重复测量多次，计算平均值。
2、相位法测量声速（1）按照驻波法的连接方式连接好仪器。
（2）调节信号发生器的频率，使示波器上显示出清晰的李萨如图形。
（3）缓慢移动接收端，观察李萨如图形的变化，当图形从直线变为椭圆再变回直线时，记录此时的距离。
（4）重复测量多次，计算平均值。
五、实验数据记录与处理1、驻波法测量数据｜测量次数|相邻波节（或波腹）距离（cm）｜｜｜｜｜1|＿____|｜2|＿____|｜3|＿____|｜4|＿____|｜5|＿____|平均值：＿____根据公式：波长λ ＝ 2×平均值，计算出波长λ。
已知声波频率 f 由信号发生器给出，声速 v ＝f×λ ，计算出声速 v 。
2、相位法测量数据｜测量次数|相位变化对应的距离（cm）｜｜｜｜｜1|＿____|｜2|＿____|｜3|＿____|｜4|＿____|｜5|＿____|平均值：＿____波长λ ＝ 2×平均值，计算出波长λ。
声速的测量方法
声速的测量方法嘿，你问声速的测量方法呀？那咱就来唠唠。
一种常见的方法呢，就是用回声测量。
找个大一点的空房间，或者去山谷啥的地方。
你站在一个地方，大声喊一嗓子“喂”啥的。
然后就听那个回声。
你得拿个秒表，从你喊出声开始计时，等听到回声的时候停下计时。
这中间的时间差就是声音跑了一个来回的时间。
然后你知道你到对面墙或者山谷那的距离，用这个距离乘以二，再除以时间差，得出来的就是声速啦。
还有一种方法是用超声波。
有那种专门的超声波仪器，这玩意儿可高级了。
它能发出超声波，然后接收反射回来的超声波。
就跟回声一个道理，不过这个更精确。
通过仪器上显示的时间和距离，也能算出声速来。
再说说用驻波法。
这个稍微有点复杂。
找个长长的管子，比如金属管啥的。
在管子的一端弄个声源，发出特定频率的声音。
声音在管子里传播，会反射回来形成驻波。
然后通过调整声音的频率，找到那些驻波的节点。
根据管子的长度和声音的频率，就能算出声速了。
我给你讲个我自己瞎琢磨声速的事儿吧。
有一次我在一个大操场上，突发奇想测测声速。
我就找了个小伙伴，我俩站得远远的。
我喊一声，他看着表。
结果第一次没配合好，他反应慢了。
又试了好几次，才勉强算出个大概的时间。
然后我们用脚步大概量了一下距离。
算出来的声速肯定不太准，但也让我们兴奋了好一会儿呢。
所以啊，测量声速的方法有不少呢。
你要是有兴趣，可以自己试试，说不定能发现更有趣的方法。
加油吧！。
大学物理实验声速的测量
大学物理实验声速的测量第五章大学物理拓展实验实验一声速的测量【目的与任务】1、继续学会双踪示波器的调试和使用，观察正弦波、三角波、方波和利萨如图形;2、学习用相位比较法测声速:?用波形比较法测声速;?用利萨如图形法测声速;3、用空气中的声速求空气的比热容比γ。
【仪器与设备】双踪示波器，函数信号发生器，声速测量仪。
【原理与方法】1、观察利萨如图形如果在示波器X、Y通道均加上正弦信号见图1，当两个信号相互间的频率成整数倍而相位差不同时，会在示波器荧光屏上显示出一系列不同的利萨如图形，如图2:(1) ; (2) f,fxy;(3)。
若将该图旋转90?，则变为:(1);(2);(3)f,2ff,3ff,ff,2fxyxyyxyx。
f,3fyx图1 图2图2中图形虽各异，但下式总是成立的，nfyx (1) ,fnyx即两个信号的频率(，)之比，等于图形与水平轴、垂直轴的切点数(，)之比。
切点ffnnyyxx1数的读法参阅图3。
由此，若已知其中一个信号的频率，就可推算出另一个信号的频率。
利用利萨如图形测频率时，要尽量使图形稳定。
这是因为两种信号的频率不会非常稳定和严格相等，所以得到的利萨如图形也不很稳定，一般会上下左右来回地地滚动。
而且，图形翻转越快，误差越大。
测量时可按下述方法进行调节:调节频率微调，使图形翻转的速率逐渐变慢，直到翻转的方向刚好改变时，对应的频率就是准确值。
图32、测量两个正弦信号的相位差频率相同的两个正弦信号的固定相位差可用如下两种方法测得。
(1) 双踪示波法。
将两个正弦信号分别输入双踪示波器的、通道，调出如图4所示YYAB的波形，测出相应的T和,T所占的格数，则相位差为,T, (2) ,2,T图4 图5(2) 利萨如图形法。
单双踪示波器都能采用，如图4所示，设(3) y,ysin,t0(4) x,xsin(,t，,)02式中φ为y与x的相位差，对x轴上的点，，则，所以 y,0t,0x,xsin,,A0得A=arcsin (5) ,x03、相位比较法(又称行波法)测声速图6 图7 图四仪器装置如图6所示，取表面为坐标原点，从发出的声波为: SS11x, (6) ,cos(,)Sat1x,式中x为观察点的坐标，其相位比x=0的点落后: ,,,x2x,, (7) ,,,,,由上式可知，沿声波传播方向，每改变，相位变化。
实验报告--声速的测量
实验报告--声速的测量在这次实验中，我们将一探声速的奥秘。
声音，这种看不见的东西，其实无时无刻不在我们身边。
想象一下，你和朋友在广场上大声喊叫，声音瞬间传开。
这是多么神奇啊！首先，先聊聊声速的定义。
声音在空气中传播的速度，受到许多因素的影响，比如温度、湿度等。
通常情况下，空气中的声速大约是343米每秒。
哇，听上去可真快！但实际测量的时候，我们需要用点小手段。
实验步骤非常简单。
我们找了一个空旷的地方，确保没有干扰。
接着，准备好仪器，比如音频发射器和接收器。
哇，科技的魅力真让人着迷！我们发出声音，同时记录下声波传播到接收器的时间。
听起来简单，但其中的科学原理可是值得深入探讨的。
接着，我们开始实际测量。
每一次发声都像是在和空气进行一次对话。
每个数字记录下来，就像是在拼凑一幅画。
通过这些数据，我们可以计算出声速。
过程中的小错误也时常让人哭笑不得，但这正是实验的魅力所在！在这过程中，我们还探讨了温度对声速的影响。
气温越高，声速越快，简直是“热得快”的典范。
为什么呢？因为分子活动得更活跃，自然声音也就传播得更快。
想想夏天和冬天，果然有道理！此外，湿度也起到重要作用。
潮湿的空气比干燥的空气更能传递声音。
每当你在雨天听到远处的雷声，心中总会感到一丝神秘。
这样的现象恰恰印证了声波在不同环境下的表现。
我们还测量了不同材料中声音的传播速度。
比如在水中，声音的速度能达到1500米每秒。
这让我们对声音的本质有了更深刻的认识。
在水下的交流，仿佛开启了一扇新的窗户，让我们看到不一样的世界。
最后，数据分析是不可或缺的一步。
我们将记录下的数据整理成表格，进行图表分析。
这一环节需要耐心和细心，错一个数据可能就会得出错误的结论。
每个数字的背后都是我们辛勤付出的见证。
总结一下，这次声速的测量不仅让我们了解了声波的传播特性，也让我们体会到科学实验的乐趣。
科学并不是枯燥无味的，而是充满了惊奇和发现。
希望在未来的日子里，大家都能继续探索身边的科学，找到更多的乐趣与知识。
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%。
大学物理实验教程：声速的测量
实验 声速的测量
1.了解超声波的产生、发射、传播和接收，压电陶瓷的声电转换功能
2.熟悉低频信号发生器、数字频率计和示波器的使用
3.掌握用共振干涉法、相位比较法测量超声波的传播速度
二、实验仪器
声速测量仪、示波器。其中声速测量仪装置如图2-1（a）（b）所示：
1 . 幅度调节旋钮 2 . 频率调节旋钮 3 . 4 . 发射信号输出端口 5 . 6 . 连接示波器端口 7 .超声发 射端 8 . 超声接收端 9 . 接收信号输出端 10.12.锁紧螺丝 11.微调螺母 13.游标卡尺 14.主尺 15.发射信号输入端口
（5）计算声速的不确定度
提示：
七、分析与思考
1.本实验中用了哪几种方法来测定声速? 2.形成驻波的条件是什么？ 3.系统为什么要在共振状态下测量声速？
因素，如果忽略空气中的水蒸气和其他夹杂物的影响，在0℃（T=273.15K）时的
声速。
在t℃时的声速可以表示为
4. 共振干涉（驻波）法 实验装置接线如图2-1所示，图中位置7和8为压电陶瓷超声换能器的发射 端和接收端。从发射端发出一定频率的平面声波，经接收端压电陶瓷换能器 反射后，再次回到发射端并再次反射，这样声波在两个换能器的端面之间来 回反射并且叠加，产生干涉现象，形成驻波。 设发射波的波函数为
波长
连续记录6次，填入表2-2。用逐差法处理数据，根据
求出声速。
六、数据记录与处理
1. 数据记录 压电陶瓷换能器系统最佳工作频率f =
表2-1 共振干涉法测量波长数据记录表
kHz 室温t =
℃
i
1
2
3
4
5
6
Li/mm
表2-2 相位比较法测量波长数据记录 表
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。
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姓名：姚家村；学号：5120180426；班级：软件1803；教师________；信箱号：______预约时间：第_____周、星期_____、第_____~ _____节；座位号：_______预习操作实验报告总分教师签字一、实验名称：声速的测量二、实验目的1.掌握驻波法和相位比较法及时差法测量声速的原理。
2.了解压电换能器的功能，熟悉信号源和示波器的使用。
3.加深对驻波及振动合成理论的理解。
三、实验原理(基本原理概述、重要公式、简要推导过程、重要图形等；要求用自己的语言概括与总结，不可照抄教材)三、实验原理(基本原理概述、重要公式、简要推导过程、重要图形等；要求用自己的语言概括与总结，不可照抄教材)声速的测量方法：1.根据波动理论，测量声波频率和波长得到声速u。
，在该式子中，频率由声速测试仪的信号源频率显示窗口直接得出，而波长可以跟用共振干涉法即驻波法和相位比较法来测量。
（1）共振干涉法：s1和s2为压电陶瓷换能器，S1作为声波发射器，S2作为声波接收器，信号源提供数万频率的交流电信号给S1声波发射器，S2收到后转换为电信号，输入示波器，，可以看到一组声压信号产生的正旋波形。
根据波的干涉理论可以知道：任何两相邻的振幅最大值的位置之间或者两相邻的振幅最小值的位置之间，距离均为，要测量波长，在观察示波器上波形幅值的同时，缓慢的改变发射器S1与S2之间的位置距离，这样在示波器上就可以看到波形幅值不断地由最大变道最小在变到最大，两个相邻的最大振幅之间所对应的接收器S2移动过的距离为，超声换能器S2和S1之间的距离可以通过转动鼓轮实现变化。
连续多次测量相隔半波长的S2的位置变化以及声波频率f之后，运用数据的出声速，这里要使用逐差法处理测量的数据。
（2）相位比较法：声波发射器S1发出的超声波通过介质传到S2，在S1,S2之间的相位差为当，L每改变一个波长，相位差之间的变化，通过观察相位差的变化，就可以得出，得出声速。
的测定一般是用相互垂直的两个振动的合成的李萨如图形来进行。
发射器S1的信号输入为X轴，接收器S2的信号输入为Y轴，一般选择右斜线作为测量起点，移动S2的时候注意当L变换一个波长时，会出现相同斜率的直线，可以得出声波的波长。
2.运动学理论测量声速发射器发射声波至被测介质中，声波此时在介质中传播，经过t时间后，到达接收器，发射器与接收器之间的距离为L，那么由于运动学公式我们可以得出，声波在介质中的传播速度为，表示声波速度，表示距离，表示时间。
四、实验内容和步骤（要求用自己的语言概括与总结，不可照抄教材）1.调整仪器是系统处于最佳的工作状态仪器在使用之前要先开机预热15分钟。
测量装置连接正确，声波发射器正确连接用于输出一定频率的功率信号，接收器正确连接到示波器上的CH2通道，并且将示波器的通道开关调整到CH2通道。
2.用驻波法（共振干涉法）测量波长和声速。
想要得到清晰的接受波形，需要将外加的驱动信号频率调节到换能器S1，S2的谐振频率附近，发生共振，这样声能和电能之间的相互转换才能有更好的效果，对实验结果有更好的帮助。
测量波长的时候选择合适的发射强度，选好谐振频率，转动距离调节鼓轮，波形会发生变化，记录下幅度为最大时的坐标Li。
再向前或者向后移动坐标，当接受波经过变小后在变到最大时，记录下此时的坐标Li+1，就可以得到声波波长，用逐差法处理数据。
3.用相位比较法测波长和声速。
正确连接好电路，同样选择合适的发射强度，测出共振频率后，将示波器X-Y方式或示波器扫描旋钮关闭，选择合适的示波器通道档，示波器出现李萨如图形，转动鼓轮，移动S2的距离，图形发生变化，当图形变为一条斜线是，记录下此时的坐标Li，再向前或者向后移动距离，再次变成一条斜线，这时接受波的相位差为记录下此时的而坐标Li+1，可以得出声波波长，多次测定，逐差法处理数据。
注意：确保换能器S1和S2的端面的平行。
信号发生器输出信号频率与压电换能器谐振频率保持一致。
五、数据记录1.实验仪器（记录实验中所用仪器的名称、型号、精度等级等参数）主要有仪器有：示波器，信号发生器，声速仪2.原始数据记录（原始数据表格只需要画出与数据记录有关的部分，禁止用铅笔记录数据，伪造、抄袭数据按作弊处理，该实验计零分）表1. 共振干涉法数据表格测量顺序点测量点坐标1 2.442 7.193 12.074 16.975 21.836 26.677 31.508 36.409 41.2210 46.08表2. 相位比较法数据表格（f = kHz, 室温t = 25℃）测量顺序点测量点坐标1 4.802 14.503 24.124 33.905 43.546 53.207 62.908 72.569 82.3010 92.00六、实验数据整理及数据处理（★需画表格，重新将原始数据整理、誊写一遍，在原始数据记录项中直接进行数据处理的视为无效。
要求表格清晰完整，有效数字位数正确，符号、单位清楚，写出必要的过程，运算过程规范，结果表达式正确）共振干涉法数据表格f=35KHz测量顺序点测量点坐标I/mm λ=2/5|I（i）-I（i+5）|1 2.44 9.692 0.0000236 26.672 7.19 9.724 0.0001257 31.503 12.07 9.732 0.0001258 36.404 16.97 9.7 0.0001639 41.225 21.83 9.7 0.00002310 46.089.710 0.00046波长的平均值相位比较法数据表格测量顺序点测量点坐标I/mm λ=2/5|I（i）-I（i+5）|1 4.80 9.68 0.0000166 53.202 14.50 9.68 0.0000167 62.903 24.12 9.688 0.0000168 72.564 33.90 9.68 0.0000169 82.305 43.54 9.692 0.00006410 92.00波长λ的平均值9.684 0.000128(1)由（=273.15K, T=t+, = 331.45m/s), 计算在该室温下超声波在空气中传播速度的公认值：= ____346.285m/s______.（公认25摄氏度下声音在空气中的速度为346m/s ）(2) 计算共振干涉法测量超声波在空气中的传播速度= _____339.85m/s___，并将与比较求相对误差 = ____1.85%________.(3) 计算用相位比较法测出超声波在空气中的传播速度= 338.94m/s____，并将与比较求相对误差 = _2.12%_____.(4) 评定标准不确定度 (用共振干涉法、相位比较法分别进行下面的计算).波长的=0.01mm 频率的=1Hz共振干涉法 相位比较法521:()/5(51)i i S λλλλ==-⨯-=∑0.0077_。
521:()/5(51)ii S λλλλ==-⨯-=∑_0.0025__。
/3u λ=∆=仪_____0.0057____。
/3u λ=∆=仪__0.0057_______。
22S u λλλσ=+=__0.0095___。
22S u λλλσ=+=_____0.0061____。
:0f f S =:0f f S =/3f u =∆=仪_____0.57____。
/3f u =∆=仪___0.57______。
/3f f u σ==∆=仪___0.57______。
/3f f u σ==∆=仪_0.57___。
22:/f r v v E v f λσσσλ⎛⎫⎛⎫==+ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭共=1.6%22:/f r v v E v f λσσσλ⎛⎫⎛⎫==+ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭共=1.6%v r v E σ=⋅=共_____5.4376____。
v r v E σ=⋅=位_5.4230____。
v v σ±=共测量结果：__334.4124-345.2876__。
v v σ±=位测量结果：__332.917-344.363__。
七、分析讨论: ①回答教材课后思考题 ②实验中遇到的问题（故障、差错）及处理办法，结果如何？③实验后对实验原理和方法的新认识 ④对实验误差和标准不确定度来源的探讨及减小的办法 ⑤实验的独特见解；是否可通过其他途径达到同样的实验目的和结果 ⑥需要商榷的问题及对本实验的建议等。
①回答教材课后思考题1．固定距离，改变频率，以求声速。
是否可行？答：可行，确定距离，改变频率，记录使得波形最大使得一组频率数据，根据波长与频率的关系，亦可求得声速。
2．各种气体中的声速是否相同？为什么？答：不相同。
气体类型不同，气体密度与分子量也不一定相同，故声速不同。
②实验中遇到的问题（故障、差错）及处理办法，结果如何？ 示波器的操作上还不太会，看到实验指导后得以解决③实验后对实验原理和方法的新认识共振干涉和相位法本质一样，都是利用周2113期性信号相位关系来测量。
不同之处是：共振干涉是调节频率，找出共振频5261率，然后计算声速。
④对实验误差和标准不确定度来源的探讨及减小的办法 暂无⑤实验的独特见解；是否可通过其他途径达到同样的实验目的和结果 利用尖锐声脉冲信号的传播,直接用公式测出声音在空气中的传播速度⑥需要商榷的问题及对本实验的建议等。
暂无。