实验：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。
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、实验目的与原理1.1 实验目的为了研究声速的测量方法，我们进行了一次声速的测量实验。
通过实验，我们希望能够了解声速的定义、测量原理以及影响声速的因素，从而为实际应用提供理论依据。
1.2 实验原理声速是指在某种介质中，声波传播的速度。
声音是由物体振动产生的机械波，当这种振动传播到介质中时，会引起介质分子的振动，从而形成声波。
声波在介质中的传播速度与其内部分子的振动速度有关，而分子的振动速度又受到温度、压力等因素的影响。
因此，声速的测量实际上是测量介质中分子振动速度的过程。
二、实验设备与材料2.1 设备本次实验使用的设备包括：声源(用于产生声波)、麦克风(用于接收声波)、计时器(用于计算声波传播时间)、数据处理软件(用于分析实验数据)。
2.2 材料实验所使用的材料包括：水、玻璃、铝箔等。
这些材料都是常见的介质，可以用于测量声速。
三、实验步骤与数据处理3.1 实验步骤1) 将水倒入一个透明的容器中，使其充满水。
2) 将玻璃和铝箔分别放在水中。
3) 用麦克风分别对玻璃和铝箔进行录音。
4) 使用计时器记录每次录音所需的时间。
5) 重复以上步骤多次，以获得较为准确的数据。
6) 使用数据处理软件对实验数据进行分析，得出声速的测量结果。
3.2 数据处理我们需要计算每次录音所需的时间。
由于实验过程中可能会受到环境噪声的影响，因此我们需要在每次录音前先将麦克风校准，以减小误差。
接下来，我们可以使用以下公式计算声波在介质中传播的距离：距离 = (时间 * 频率) / 声速其中，时间是以秒为单位的时间长度，频率是以赫兹为单位的声音频率，声速是以米/秒为单位的声波传播速度。
通过对所有数据的分析，我们可以得到不同介质中声波传播速度的测量结果。
四、实验结果与分析根据我们的实验数据，我们得到了不同介质中声波传播速度的结果。
通过对比实验数据与理论预测值，我们发现实验结果与理论预测值基本一致，说明我们的实验方法是可行的。
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。
声速的测定实验报告
声速的测定实验报告（一）1、实验目的（1）学会用驻波法和相位法测量声波在空气中传播速度。
（2）进一步掌握示波器、低频信号发生器的使用方法。
（3）学会用逐差法处理数据。
2、实验仪器超声声速测定仪、低频信号发生器DF1027B 、示波器ST16B 。
3、实验原理3．1 实验原理声速V 、频率f 和波长λ之间的关系式为λf V =。
如果能用实验方法测量声波的频率f 和波长λ，即可求得声速V 。
常用的测量声速的方法有以下两种。
3．2 实验方法3．2．1 驻波共振法（简称驻波法）S 1发出的超声波和S 2反射的超声波在它们之间的区域内相干涉而形成驻波。
当波源的频率和驻波系统的固有频率相等时，此驻波的振幅才达到最大值，此时的频率为共振频率。
驻波系统的固有频率不仅与系统的固有性质有关，还取决于边界条件，在声速实验中，S 1、S 2即为两边界，且必定是波节，其间可以有任意个波节，所以驻波的共振条件为：3,2,1,2==n nL λ（1）即当S 1和S 2之间的距离L 等于声波半波长的整数倍时，驻波系统处于共振状态，驻波振幅最大。
在示波器上得到的信号幅度最大。
当L 不满足（1）式时，驻波系统偏离共振状态，驻波振幅随之减小。
移动S 2，可以连续地改变L 的大小。
由式（1）可知，任意两个相邻共振状态之间，即S 2所移过的距离为：()22211λλλ=⋅-+=-=∆+n n L L L n n （2）可见，示波器上信号幅度每一次周期性变化，相当于L 改变了2λ。
此距离2λ可由超声声速测定仪上的游标卡尺测得，频率可由低频信号发生器上的频率计读得，根据f V ⋅=λ，就可求出声速。
3．2．2 两个相互垂直谐振动的合成法（简称相位法）在示波器荧光屏上就出现两个相互垂直的同频率的谐振动的合成图形——称为李沙如图形。
其轨迹方程为：()()φφφφ122122122122-=--⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛Sin Cos A A XY A Y A X （5）在一般情况下，此李沙如图形为椭圆。
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。
实验报告--声速的测量
实验报告--声速的测量实验报告声速的测量一、实验目的1、了解声速测量的基本原理和方法。
2、学习使用示波器和信号发生器进行物理实验测量。
3、测量空气中的声速，并分析误差来源。
二、实验原理声速的测量方法通常有两种：驻波法和相位比较法。
驻波法：当声源发出的平面声波在管内传播时，入射波与反射波相互叠加形成驻波。
在驻波场中，波腹处声压最大，波节处声压最小。
相邻两波腹（或波节）之间的距离为半波长。
通过测量驻波的波长，结合声源的频率，即可计算出声速。
相位比较法：从声源发出的同一频率的声波分别通过两个路径传播，在接收端会产生相位差。
通过观察相位差随距离的变化，从而确定波长，进而求得声速。
三、实验仪器1、示波器2、信号发生器3、声速测量仪（含超声换能器、标尺等）四、实验步骤1、驻波法按实验装置图连接好电路，将超声换能器 S1 和 S2 分别接入声速测量仪的发射端和接收端。
打开信号发生器，调节输出频率，使示波器上显示出稳定的正弦波。
缓慢移动 S2，观察示波器上波形的变化，当出现幅度最大时，即为驻波波腹，记录此时 S2 的位置 L1；继续移动 S2，当出现幅度最小时，即为驻波波节，记录位置 L2。
重复上述步骤，多次测量，计算相邻波腹（或波节）之间的距离，即半波长。
2、相位比较法保持实验装置不变，将示波器置于“XY”工作方式。
调节信号发生器的频率，使示波器上显示出李萨如图形。
缓慢移动 S2，观察李萨如图形的变化，当图形由直线变为椭圆，再变为直线时，记录 S2 的位置 X1 和 X2。
重复测量，计算波长。
五、实验数据及处理1、驻波法测量数据｜测量次数｜ L1 （cm) ｜ L2 （cm) ｜半波长（cm) ｜｜：：｜：：｜：：｜：：｜｜ 1 ｜ 1052 ｜ 1585 ｜ 2665 ｜｜ 2 ｜ 1320 ｜ 1860 ｜ 2700 ｜｜ 3 ｜ 1180 ｜ 1705 ｜ 2625 ｜平均值：半波长＝ 2663 cm已知信号发生器的频率 f ＝ 3500 kHz，声速 v ＝fλ，λ ＝ 2×半波长，计算得声速 v ＝ 35000×2×2663 ＝ 186410 cm/s ＝ 186410 m/s2、相位比较法测量数据｜测量次数｜ X1 （cm) ｜ X2 （cm) ｜波长（cm) ｜｜：：｜：：｜：：｜：：｜｜ 1 ｜ 820 ｜ 1450 ｜ 630 ｜｜ 2 ｜ 950 ｜ 1580 ｜ 630 ｜｜ 3 ｜ 780 ｜ 1400 ｜ 620 ｜平均值：波长＝ 6267 cm声速 v ＝fλ ＝ 35000×6267 ＝ 219345 cm/s ＝ 219345 m/s六、误差分析1、仪器误差：示波器和信号发生器本身存在一定的精度误差，可能影响测量结果。
(完整word版)声速的测量
声速的测量1. 实验目的（1）了解声速测量仪的结构和测试原理；（2）通过实验了解作为传感器的压电陶瓷的功能；（3)用共振干涉法和相位比较法测量声速，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。
2。
实验仪器SV—DH系列声速测试仪，SVX-5型声速测试仪信号源,双踪示波器（20MHz)。
3。
仪器简介（1）声波频率介于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。
(2) 压电陶瓷换能器SV—DH系列声速测试仪主要由压电陶瓷换能器和读数标尺组成。
压电陶瓷换能器是由压电陶瓷片和轻重两种金属组成。
压电陶瓷片是由一种多晶结构的压电材料（如石英、锆钛酸铅陶瓷等），在一定温度下经极化处理制成的。
它具有压电效应，即受到与极化方向一致的应力T时，在极化方向上产生一定的电场强度E且具有线性关系：E=CT；当与极化方向一致的外加电压U加在压电材料上时,材料的伸缩形变S与U之间有简单的线性关系：S=KU，C为比例系数，K为压电常数，与材料的性质有关。
由于E与T,S与U之间有简单的线性关系，.即压电,即用压电陶瓷(信实验装置接线如图2所示，置示波器功能于X －Y 方式。
当S1发出的平面超声波通过媒质到达接收器S2，在发射波和接收波之间产生相位差：VLL πνλπϕϕϕ2221==-=∆ （1)因此可以通过测量ϕ∆来求得声速。
ϕ∆的测定可用相互垂直振动合成的李萨如图形来进行。
设输入X 轴的入射波振动方程为)cos(11ϕω+=t A x （2）输入Y 轴的是由S2接收到的波动，其振动方程为:)cos(22ϕω+=t A y (3）图2 实验装置上两式中：A 1和A 2分别为X 、Y 方向振动的振幅，ω为角频率，1ϕ和2ϕ分别为X 、Y 方向振动的初相位，则合成振动方程为)(sin )cos(21221221222212ϕϕϕϕ-=--+A A xyA y A x （4） 此方程轨迹为椭圆，椭圆长、短轴和方位由相位差21x A A y 12=迹为处于第一和第三象限的一条直线,显然直线的斜率为12A A 。
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。
测声速实验报告实验步骤
一、实验目的1. 理解声速测量的基本原理。
2. 学会使用声速测量仪器，如声速计、示波器等。
3. 通过实验，掌握测量声速的方法和技巧。
二、实验原理声速是指声波在介质中传播的速度。
声速与介质的密度、弹性模量等因素有关。
本实验采用声速计直接测量声速，通过测量声波在已知距离内传播的时间，计算出声速。
三、实验器材1. 声速计一台2. 示波器一台3. 音频信号发生器一台4. 长度测量工具（如卷尺）5. 耳塞（可选）四、实验步骤1. 准备工作（1）检查声速计、示波器、音频信号发生器等实验器材是否完好。
（2）将声速计、示波器、音频信号发生器连接好，确保各仪器工作正常。
（3）将音频信号发生器的输出端连接到声速计的输入端，示波器的通道1连接到声速计的输出端。
2. 测量环境准备（1）选择一个开阔、安静的实验场地，确保声波传播不受干扰。
（2）使用长度测量工具测量实验场地的长度，确保长度足够长，以便于测量声速。
3. 声速测量（1）将音频信号发生器调至合适的频率，如1kHz。
（2）将声速计放置在实验场地的一端，确保声速计与地面平行。
（3）打开音频信号发生器，同时开启声速计。
（4）在实验场地另一端，使用示波器观察声速计输出信号的变化。
（5）当示波器显示信号稳定后，记录声速计显示的声速值。
（6）重复步骤3-5，进行多次测量，取平均值作为最终结果。
4. 数据处理（1）将多次测量的声速值进行平均，得到实验测得的声速。
（2）根据实验原理，计算理论声速，并与实验测得的声速进行比较，分析误差来源。
5. 实验结束（1）关闭音频信号发生器，关闭声速计和示波器。
（2）整理实验器材，确保实验场地整洁。
五、注意事项1. 在实验过程中，确保实验场地安静，避免外界干扰。
2. 在使用声速计和示波器时，注意观察仪器显示，确保数据准确。
3. 实验过程中，避免触碰实验器材，确保安全。
4. 实验结束后，及时整理实验器材，保持实验室整洁。
通过以上实验步骤，我们可以掌握声速测量的基本方法，为后续相关实验奠定基础。
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。
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。
大学物理实验报告声速的测量(一)
大学物理实验报告声速的测量(一)大学物理实验报告：声速的测量一、实验目的本实验旨在通过测量声波传播时间和距离，利用间接法测量声速，熟悉声波频率的测量。
二、实验仪器与材料实验仪器：数字多功能存储示波器、函数信号发生器、麦克风、五折射声束盒、气压计和干度计；材料：纸张、铅笔、手触计。
三、实验原理声速是指声波在某一介质中的传播速度。
声速的大小受介质密度、温度等因素的影响，一般情况下在20℃时，空气中声速为340 m/s。
测量声速有直接法和间接法两种方法，直接法是测量脉冲波、连续波、单色波的传播时间或基频波长和频率来得到声速。
间接法是利用已知物理量来计算未知物理量，通过测量声波传播时间和距离，就可以利用间接法测量声速。
四、实验步骤1. 首先将信号发生器的频率调至5000 Hz，振幅调为最大，连接麦克风。
2. 用麦克风发出声波，让声波穿过五折射声束盒的一路平板玻璃，打在离麦克风小约100cm远的另一面平板玻璃上。
3. 用手触计在玻璃平板上找出接收点和发射点，记录其距离为L。
再用干度计测得室温为20℃，加压气压计得到大气压力P。
4. 用数字多功能存储示波器测量声波经过的时间t，时间由麦克风对声波的接收时间和显示仪示出的延迟时间之和得到。
5. 根据公式v=2L/t求得声速v。
五、实验注意事项1. 测量距离时要用手触计精确定位接收点和发射点。
2. 为了减少误差，要多次进行测量，取平均值。
3. 保证实验室内温度和气压稳定，以减少测量误差。
六、实验结果与分析在实验中，测得声波传播时间t为0.005s，距离L为1.02m，气压P 为101.3kPa，温度为20℃，代入公式v=2L/t，可得声速v=408m/s。
与空气中常温下理论值340m/s相差约20%。
实验误差来源主要有以下几个方面：1. 手触计数据读取误差。
2. 实验室内空气流动和温度变化。
3. 数据处理时的计算误差。
4. 实验器材误差。
七、实验结论本实验成功测得了声波在空气中的传播速度，并通过分析异常误差的原因，提出了相应的纠正措施。
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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声速的测量
实验原理
声波的传播速度与声波频率和波长的关系为：
可见，只要测出声波的频率和波长，即可求出声速。
可由声源的振动频率得到，因此，实验的关键就是如何测定声波波长。
根据超声波的特点，实验中可以采用几种不同的方法测出超声波的波长：
1. 驻波法（共振干涉法）
如右图所示，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。
由声波传播理论可知，从发射换能器发出一定频率的平面声波，经过空气传播，到达接收换能器。
如果接收面和发射面严格平行，即入射波在接收面上垂直反射，入射波与反射波相互干涉形成驻波。
此时，两换能器之间的距离恰好等于其声波半波长的整数倍。
在声驻波中，波腹处声压（空气中由于声扰动而引起的超出静态大气压强的那部分压强）最小，而波节处声压最大。
当接收换能器的反射界面处为波节时，声压效应最大，经接收器转换成电信号后从示波器上观察到的电压信号幅值也是极大值，所以可从接收换能器端面声压的变化来判断超声波驻波是否形成。
移动卡尺游标，改变两只换能器端面的距离，在一系列特定的距离上，媒质中将出现稳定的驻波共振现象，此时，两换能器间的距离等于半波长的整数倍，只要我们监测接收换能器输出电压幅度的变化，记录下相邻两次出现最大电压数值时（即接收器位于波节处）卡尺的读数（两读数之差的绝对值等于半波长），则根据公式：就可算出超声波在空气中的传播速度，其中超声波的频率可由信号发生器直接读得。
2.相位比较法
实验接线如下图所示。
波是振动状态的传播，也可以说是位相的传播。
在声波传播方向上，所有质点的振动位相逐一落后，各点的振动位相又随时间变化。
声波波源和接收点存在着位相差，而这位相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位相关系中得出，并可利用示波器的李萨如图形来观察。
位相差和角频率、传播时间t之间有如下关系：
同时有，，，（式中T为周期）
代入上式得：
当（n=1，2，3，...）时，
可得。
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Ф=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，相应距离的改变量即为半个波长。
根据波长和频率即可求出波速。
实验仪器
声速测定仪如下图所示，在支架和丝杠上相向安置两个固有频率相同的压电陶瓷换能器，左端支架上固定的是发射换能器，右端可移动底座安装的是接收换能器，当旋转带刻度手轮及借助螺旋测微装置，就可精密地调节并测出两换能器之间的距离。
下图中两换能器的核心元件（压电片）都是由压电材料（如石英、锆钛酸铅陶瓷等）做成，压电材料具有正压电效应（在应力作用下两极产生异号电荷，两极间产生电位差）和逆压电效应（压电材料两端间加上外加电压时能产生应变）。
利用上述可逆效应将压电材料制成的压电换能器可以实现声能与电能的相互转换。
当左边压电换能器S1处于交变电场中时，利用逆压电效应可以把电能转换为声能作为声波发生器；而右边压电换能器S2则是利用正压电效应，将接收的声振动转化成电振动作为声波接收器。
实验内容
1.用驻波法（共振法）测声速：
按图连接装置，将信号源调至压电陶瓷换能器的固有频率，示波器叠加方式用“Y2”，内触发电源亦选“Y2”或“Y1/Y2”，连续改变接收器位置，观察声压变化与接收器位置的关系，由此测定超声波波长。
2.用相位比较法（李萨如图形法）测声速：
按图连接仪器装置，示波器叠加方式用“交替”或“断续”，内触发电源选“Y2”，按下示波器的“X-Y”键，改变接收器位置，通过李萨如图形测定超声波波长。
数据处理
1. 驻波法（共振干涉法）
5λ的平均值
①.根据逐差法处理数据，先算出5λ的平均值，再算出其标准偏差
，再按式，求出△5λ，其中△为考虑仪器误差取△＝0.02mm；
②由△5λ求出△2，再由ν=fλ,推导出△ν的表达式，最后给出ν的表达式。
③将实验值与理论值比较，求出其相对误差。
2.相位比较法
数据表2
f KHz
数据处理要求及方法同上①②③。
思考题
1．怎样寻找压电换能器的固有频率？为什么换能器要在谐振频率条件下进行声速测定？ 2．用李萨如图形法测量时，内触发电源选“Y1”可以吗？选“Y2”和“Y1”有何不同？用共振法测量时应如何？ 相关知识
机械振动在介质中的传播称为机械波。
声波就是这种机械波。
人耳能听到的声波称为可闻声波，频率在20Hz 一20kHz 之间，频率低于20Hz 的声波是次声波，频率高于20kHz 的声波则称为超声波。
声波在介质中传播速度取决于介质的性质，可利用声速的测量来研究介质的性质和状态的变化。
而实际测量中并不是所有频率的声波都可测量。
次声波频率低，波长大，难以测量；可闻声波干扰大。
只有超声波适于测量，因其方向性好，能量集中，故实际测量频率20kHz 以上的超声波信号。
注意事项
1．正确使用信号发生器及示波器；实验时一般将信号源输出调至峰-峰值V 左右。
2．用声速测量仪测定波长时，应注意单方向（一般是超声波的传播方向）移动接收器，否则将会产生螺距间隙差。
3．注意恰当选择示波器的“扫描速度调节（SEC/DIV ）”及“电压调节（VOLTS/DIV ）”的档位，以便观察及减小测量不确定度。
思考题
1．怎样寻找压电换能器的固有频率？为什么换能器要在谐振频率条件下进行声速测定？ 2．用李萨如图形法测量时，内触发电源选“Y1”可以吗？选“Y2”和“Y1”有何不同？用共振法测量时应如何？ 相关知识
机械振动在介质中的传播称为机械波。
声波就是这种机械波。
人耳能听到的声波称为可闻声波，频率在20Hz 一20kHz 之间，频率低于20Hz 的声波是次声波，频率高于20kHz 的声波则称为超声波。
声波在介质中传播速度取决于介质的性质，可利用声速的测量来研究介质的性质和状态的变化。
而实际测量中并不是所有频率的声波都可测量。
次声波频率低，波长大，难以测量；可闻声波干扰大。
只有超声波适于测量，因其方向性好，能量集中，故实际测量频率20kHz 以上的超声波信号。
注意事项
1．正确使用信号发生器及示波器；实验时一般将信号源输出调至峰-峰值νpp=5V 左右。
2．用声速测量仪测定波长时，应注意单方向（一般是超声波的传播方向）移动接收器，否则将会产生螺距间隙差。
3．注意恰当选择示波器的“扫描速度调节（SEC/DIV ）”及“电压调节（VOLTS/DIV ）”的档位，以便观察及减小测量不确定度。