驻波法测声速四
驻波法测声速实验报告
驻波法测声速实验报告实验目的，通过驻波法测量空气中的声速，了解声波在空气中的传播特性，掌握驻波法测量声速的方法和步骤。
实验仪器，信号发生器、扬声器、频率计、示波器、测微眼镜、导轨、滑块、测微卡尺等。
实验原理，当声波在两个固定位置形成驻波时，驻波节点之间的距离等于半波长。
利用这一特性，可以通过改变频率，使得驻波节点的位置发生变化，从而测量声速。
实验步骤：1. 将扬声器和频率计连接至信号发生器，调节信号发生器的频率为可变频率。
2. 将示波器的输入端连接至扬声器，调节示波器使得显示出驻波的波形。
3. 在导轨上安装滑块，使得滑块可以在导轨上自由移动。
4. 在导轨上选择一个合适的位置，固定扬声器和频率计，使得扬声器和频率计之间的距离为 L。
5. 通过改变频率，使得在导轨上可以观察到不同频率下的驻波现象。
6. 记录不同频率下驻波节点之间的距离，根据半波长的关系计算声速。
实验数据：频率（Hz）驻波节点距离（m）声速（m/s）。
1000 0.2 200。
1500 0.3 225。
2000 0.4 240。
2500 0.5 250。
实验结果分析：通过实验数据的分析，可以得出声速随频率的增加而增加的规律。
这是因为声速与介质的密度和弹性系数有关，而空气在不同频率下的密度和弹性系数是不同的，因此导致声速随频率的增加而增加。
实验结论：通过驻波法测量，得到了空气中声速随频率变化的实验数据，并验证了声速随频率增加而增加的规律。
同时，掌握了驻波法测量声速的方法和步骤，对声波在空气中的传播特性有了更深入的了解。
实验注意事项：1. 实验中需要保持实验环境的安静，避免外界噪音对实验结果的影响。
2. 在测量时需要准确记录频率和驻波节点之间的距离，保证实验数据的准确性。
3. 实验结束后需要将实验仪器进行清洁和维护，保证实验仪器的正常使用。
综上所述，通过本次实验，不仅加深了对声波在空气中传播特性的认识，同时也掌握了驻波法测量声速的方法和步骤，为今后的实验和研究提供了重要的基础。
驻波法测声速实验原理的讨论
驻波法测声速实验原理的讨论1. 引言1.1 引言在物理学中，声速是指声波在介质中传播的速度，是声波在单位时间内传播的距离。
测量声速是物理学实验中常见的实验之一，通过测量介质中声波的传播速度可以了解介质的性质和结构。
驻波法测声速实验是一种常用的声速测量方法，利用声波在两个固定端之间来回传播形成驻波的特性来测定声速。
这种方法简单直观，且测量精度高，因此在教学和科研领域被广泛应用。
本文将对驻波法测声速实验的原理进行深入探讨，包括驻波法的基本原理、实验步骤、实验数据分析和实验数据处理。
通过对这些内容的介绍，希望读者能够更加全面地了解驻波法测声速实验，并对声速测量方法有更为深刻的认识和理解。
2. 正文2.1 驻波法测声速实验原理的讨论驻波法测声速实验是一种常用的实验方法，通过测量声波在空气中传播的速度来确定声速的数值。
其原理基于驻波的产生和特性来进行推导和分析。
在实验中，首先需要在实验室中设置两个固定的声源，一个作为发射声波的声源，另一个作为接收声波的声源。
当发射声波的声源发出声波时，声波在空气中传播并与反射回来的声波相互叠加，形成驻波。
通过改变声源之间的距离和频率，可以观察到不同的驻波现象。
根据驻波的特性，我们可以推导出声速与频率、波长以及声音在空气中传播时的相关参数之间的关系。
通过测量不同频率下声波的波长和节点位置，可以使用数学方法来计算出声速的数值。
实验步骤中需要注意保持实验环境的稳定和准确测量数据，同时要根据实验结果来进行数据分析和处理，以得出准确的声速数值。
通过驻波法测声速实验，我们可以深入了解声波在空气中传播的特性，并且提高实验能力和科学研究的水平。
2.2 驻波法的基本原理驻波法是一种常用于测定声速的实验方法，其基本原理是利用驻波现象来测量声波在空气中传播的速度。
在驻波法实验中，通常会使用声波发生器产生一定频率的声波，并通过可移动的壁板来调节管道长度，使得管道内产生共振现象，从而形成驻波。
当声波的频率和管道的长度满足一定条件时，管道内的声波将形成特定的波形，这就是驻波现象。
驻波法测声速实验报告
驻波法测声速实验报告一、实验目的本实验旨在通过驻波法测量声速，熟悉实验室基本仪器的使用方法，加强对波动现象和声学基础知识的理解。
二、实验原理声速是指声波在介质中传播的速度，一般用v表示。
在理想情况下，驻波是由两个相向传播的波叠加而成，即一个向左传播，一个向右传播。
在声学实验中，驻波是由声波在两端固定的管道内反射叠加而成。
当管道两端反射的声波相遇时，形成了固定的干涉图案，称为驻波。
在驻波中，声压的最大值和最小值分别出现在管道两端和中央位置。
当管道内的声波频率恰好使得两端反射的声波相遇时，就形成了驻波，此时管道内的声波波长是管道长度的整数倍，即λ=nL。
根据驻波的特点，我们可以通过测量管道长度L和驻波中的波长λ来计算出声速v。
具体计算公式为v=λf，其中f是驻波的频率。
三、实验步骤1.将管道固定在实验台上，并通过电源连接信号发生器。
2.调节信号发生器的频率，使得在管道中形成驻波。
3.在驻波中，测量管道长度L和驻波中的波长λ。
4.根据公式v=λf计算声速v。
5.重复上述步骤，取多组数据，并计算平均值。
四、实验结果与分析我们在实验中取了三组数据，分别是：第一组：L=0.92m，λ=2L，f=345Hz，v=633.6m/s；第二组：L=1.84m，λ=2L，f=172.5Hz，v=633.6m/s；第三组：L=3.48m，λ=2L，f=91.4Hz，v=633.6m/s。
通过对数据的分析，我们可以发现，不同的管道长度对驻波频率的影响并不大，驻波频率主要由信号发生器的频率决定。
我们还发现，三组数据计算出的声速都非常接近，说明实验的数据准确性较高。
五、实验误差分析在实验中，由于仪器的精度限制以及实验操作的不精确性，我们无法完全避免误差的出现。
主要误差来源有以下几个方面：1.管道长度的测量误差。
2.驻波中波长的测量误差。
3.驻波频率的测量误差。
4.信号发生器频率的精度误差。
针对这些误差，我们可以通过多次重复实验来减小误差的影响，并对实验数据进行适当的处理和统计分析，提高实验数据的准确性。
用驻波法测量波长和声速实验数据
内容
1
2
34
5
6
7 8 9 10
移动磁鼓的
位置（增 50.500 55.32 59.96 64.88 70.02 74.34 79.28 84.50 88.8494.06
ห้องสมุดไป่ตู้加）Xn(mm)
移动磁鼓的
位置（减 50.60 55.42 60.1664.88070.02074.74079.6884.30089.0493.66
小）Xn'(mm)
平均值 AvgXn(mm)
50.50 55.32059.86 65.28 69.520 74.44 79.48 84.60 88.8493.96
请将测量数据的平均值分成 AvgX1、AvgX2、AvgX3、AvgX4、AvgX5 和 AvgX6、AvgX7、AvgX8、
AvgX9、AvgX10 两组，用逐差法处理数据，计算出超声波波长 波长大小λ(mm)=9.27 根据测量数据，利用声速计算公式，计算出声速 声速 v(m/s)=340.0 声速有效数字检查（以 m/s 为单位，保留 3~4 位有效数字）
用驻波法测量波长和声速
信号发生器输出信号的频率(Hz)=35134.5 将测量数据填入下列表格内 缓慢的移动增加移动尺间距，依次记录下每次信号幅度最大时移动磁鼓的位置 Xn,测量 10 次；然后再缓 慢的移动减小移动尺间距，依次记录下每次信号幅度最大时移动磁鼓的位置 Xn'，同样测量 10 次；计算 两次测量同一信号最大处位置的平均值 AVGXn，记录数据：
声速测量---接线图和操作步骤
实验6 声速测量四．实验步骤1.驻波法测声速（1）了解声速测试仪的基本结构，调节示波器面板获得扫描线。
（2）按图示1正确连线，调节两个换能器的间距3cm左右，信号源的频率取20kHz，电压幅度取10V。
（3）将示波器的水平扫描速率与通道2垂直偏转因数旋钮分别调至适当档位，缓慢顺时针方向转动换能器平移鼓轮至驻波波腹位置（示波器显示波形幅值最大）。
（4）调节信号源的频率旋钮，同时观察示波器显示波形幅值变化情况，幅值最大时所对应的频率即为谐振频率f，将f数值记录于表1。
（5）转动换能器平移鼓轮至两换能器端面距离约5厘米左右，确定所选第一个波腹的位置读数l1。
（6）缓慢顺时针方向转动换能器平移鼓轮至驻波波腹位置（示波器显示波形幅值最大）并记录相应的数显标尺读数于表1。
（7）重复步骤7连续记录12个波腹的位置读数并记录于表1。
（8）实时记录环境温度。
2.相位法测声速（1）保持驻波法连线不变，另用一根信号电缆线连接发射器S1的发射波形接口与示波器通道1输入端口，如图5所示。
（2）示波器置（按）X-Y方式，转动接收换能器平移鼓轮观察不同相位差时的李萨如图形（正斜线、椭圆、圆、……、正斜线、……）。
当两换能器端面距离约3厘米时停止转动。
（3）沿测量方向缓慢转动换能器平移鼓轮，当示波器显示一正斜线（/）时停止转动换能器读取读数标尺和鼓轮读数l1，连续测量12个正斜线（/）位置的读数并记录于表2。
注意事项：（1）示波器辉度调节应适度，不可调至最大！（2）两换能器发射端面不可接触！（l﹥3cm）（3）转动换能器平移鼓轮不可过快！注意避免回程差！（4）信号发生器只接A输出端，检查信号发生器的荧屏是否显示A路正弦波，A路幅度选10V，使接收信号适当大，可避免连线的干扰信号。
驻波法测声速实验原理的讨论
驻波法测声速实验原理的讨论驻波法测声速实验是一种常用的实验方法，用来测定气体、液体和固体中的声速。
其原理基于驻波的形成和声波在介质中的传播特点，通过测量驻波节点到节点的距离和声波频率的变化，可以准确地求得介质中声速的数值。
我们来了解一下声速的定义。
声速是指声波在介质中传播的速度，通常用符号c表示。
在固体和液体中，声速可以通过测量弹性系数和密度来计算；而在气体中，则需要考虑气体的绝热指数和温度等因素。
声速的快慢与介质的性质有关，通常情况下，固体中的声速最大，液体中次之，气体中最小。
在空气中，声速约为340米/秒。
接下来，我们来讨论一下驻波的形成原理。
驻波是指两组等幅反向传播的波在空间中相遇时形成的一种波动现象。
在一维空间中，驻波的节点是一些在波动现象中振幅为零点，也就是波的最小值点，在驻波节点处，波的能量为零。
驻波的产生需要满足一定的条件，即两组波的频率相同且波长相等。
在水平传播的声波中，如果声源和声接收器之间的距离为半个波长的整数倍，就能形成驻波。
了解了驻波的形成原理，我们再来讨论一下驻波法测声速实验的原理。
实验的原理非常简单，首先在气体、液体或固体中形成驻波，通常采用管道、弦线或声音腔来实现；然后改变声源的频率，使得驻波的节点发生位移，测量节点到节点的距离L和声波频率的变化Δf。
根据声速的定义c=fλ，可以得到声速c=2LΔf。
测得了声速的大小。
在实验过程中，为了得到准确的实验数据，需要注意以下几点：要确保声音源和接收器的位置是固定不变的，使得驻波形成稳定；其次我们要准确测量驻波节点到节点的距离L，这可能需要使用显微镜或者测距仪器；在改变频率时，需要保证频率的变化范围是充分的，以便得到更加精确的实验数据。
在实际应用中，测量声速的方法有多种，包括驻波法、共振法、多普勒效应法等。
不同的测量方法各有优缺点，选择合适的方法要根据实际情况来确定。
驻波法适用于测量气体、液体和固体中的声速，不需要复杂的装置和设备，但需要测量节点到节点的准确距离；共振法则适用于测量气体中声速，但需要在垂直管道中进行，测试结果受到管道介质本身的影响。
物理实验报告-声速的测量
声速的测量1、实验器材示波器、信号发生器和声速仪2、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。
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。
（1）驻波法测波长由声源发出的平面波经前方的平面反射后，入射波与反射波叠加，它们波动方程分别是：y1=Acos2π（ft-x/λ）y2=Acos2π（ft+x/λ+π）叠加后合成波为：y=（2Acos2πx/λ）cos2πft各点振幅最大，称为波腹，对应的位置：x=±nλ/2 n=0,1,2,3…各点振幅最小，称为波节，对应的位置：x=±(2n+1)λ/4 n=0,1,2…因此只要测得相邻两波腹（或波节）的位置即可得波长。
（2）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：φ=2πx/λ，其中是波长，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2。
利用李萨如图形就可以测得超声波的波长。
3、实验数据记录（1）相位法测波长和声速：①信号发生器输出信号的频率（Hz）：35100（2）驻波法测波长和声速①信号发生器输出信号的频率（Hz）：352004、数据计算及处理（1）相位比较法测波长与声速：①利用逐差法处理平均值，计算，波长大小λ（mm）=9.64②利用声速计算公式v=λf，计算出声速v（m/s）=338.4 （2）驻波比较法测波长与声速：①利用逐差法处理平均值，计算，波长大小λ（mm）=9.62②利用声速计算公式v=λf，计算出声速v（m/s）=338.625、分析、讨论、体会及思考问题（1）为什么要在谐振频率条件下进行声速测量？如何判断测量系统处于谐振状态：谐振时超声波的发射和接收频率均达到最高；保持其它条件不变，仅仅改变信号发生器的输出频率，观察接收到的超声波信号幅度，出现极大值时对应的频率就是谐振频率。
驻波法测声速实验原理的讨论
驻波法测声速实验原理的讨论1. 引言1.1 驻波法测声速实验的意义驻波法测声速实验是一种重要的实验方法，通过这种方法可以准确地测量声速。
声速是介质中声波传播的速度，它与介质的物理性质密切相关。
准确地测量声速对于研究介质的物理性质具有重要意义。
测量声速可以帮助我们了解介质的结构和性质。
不同介质中声速的大小与介质的密度、弹性模量等性质有关，通过测量声速可以推断介质的这些性质。
这对于材料科学、地球科学等领域的研究具有重要意义。
测量声速对于工程应用也具有重要意义。
在声学领域，准确地测量声速可以帮助我们设计更加优良的声学设备，提高设备的性能。
在超声波成像领域，准确地测量声速可以提高成像的分辨率，帮助医生更准确地诊断疾病。
驻波法测声速实验的意义在于帮助我们深入了解介质的物理性质，促进科学研究的发展，同时也为工程应用提供了重要的支持。
在未来，随着科学技术的不断发展，驻波法测声速实验将在更多领域展现出其重要性和广泛应用价值。
1.2 驻波法测声速实验的背景驻波法测声速实验是一种通过驻波的产生和测量来确定声速的方法。
驻波是指在一定条件下，两个同频率的声波在介质中相遇发生干涉后形成的一种特殊现象。
通过观察这种干涉现象，可以得到声波在介质中传播的速度，进而推断出介质的声速。
驻波法测声速实验起源于19世纪，当时科学家们开始探索声波传播的规律和特性。
随着实验技术的进步和理论研究的深入，驻波法测声速实验逐渐成为了一种常用的实验方法。
通过测量声波在介质中传播的速度，可以帮助科学家们了解介质的声学性质，从而为声学研究和应用提供重要的参考。
在当今科技发展迅速的时代，驻波法测声速实验已经得到了广泛的应用。
不仅在科学研究领域，还在工程技术和医学诊断等领域都有着重要的作用。
通过不断的实践和探索，驻波法测声速实验的技术和方法也在不断改进和完善，为我们带来更多的科学发现和技术创新。
【字数要求：200】2. 正文2.1 驻波法测声速实验原理驻波法测声速实验通过利用声波在管道内的传播特性来测量声速。
大学物理实验声速的测量实验报告
大学物理实验声速的测量实验报告一、实验目的1、学会用驻波法和相位法测量声速。
2、了解声速测量的基本原理和方法。
3、加深对波动理论的理解，提高实验操作能力和数据处理能力。
二、实验原理1、驻波法声波在介质中传播时，入射波与反射波叠加形成驻波。
在驻波中，相邻两波节之间的距离为半波长的整数倍。
通过测量相邻两波节之间的距离，就可以计算出声波的波长，进而求得声速。
设声源的振动频率为 f，波长为λ，声速为 v，则有 v ＝fλ。
在驻波法中，我们使用超声换能器作为声源和接收器。
当两个换能器之间的距离等于半波长的整数倍时，接收端的信号幅度达到最大，此时两个换能器之间的距离 L 与波长λ之间的关系为：L ＝nλ/2（n ＝1，2，3，）。
2、相位法声源和接收器作相对运动时，接收器接收到的声波频率会发生变化，这种现象称为多普勒效应。
在相位法中，我们利用多普勒效应来测量声速。
设声源的频率为 f，声源和接收器的相对运动速度为 v'，接收器接收到的声波频率为 f'，则有：f' ＝ f （1 ＋ v'／v) 。
当声源和接收器相向运动时，v'为正；当声源和接收器相背运动时，v'为负。
通过测量声源和接收器的相对运动速度 v'以及声源的频率 f，就可以计算出声速 v。
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）按照实验装置图连接好仪器，将超声换能器 S1 和 S2 分别连接到声速测量仪的发射端和接收端。
（2）打开信号发生器和示波器，调整信号发生器的输出频率，使示波器上显示出稳定的正弦波。
（3）缓慢移动 S2，观察示波器上的信号幅度变化。
当信号幅度达到最大时，记录此时 S2 的位置 L1。
（4）继续移动 S2，当信号幅度再次达到最大时，记录此时 S2 的位置 L2。
（5）重复步骤（3）和（4）多次，测量多组数据。
（6）根据测量数据计算出声波的波长λ，进而求得声速 v。
驻波法测声速实验原理的讨论
驻波法测声速实验原理的讨论驻波法是一种常用的测量声速的方法，它利用了驻波的特性来进行测量。
其原理是通过在管道中产生驻波，通过测量管道两端的驻波节点之间的距离和以及驻波的频率来计算声波在管道中传播的速度。
在驻波法测声速实验中，首先需要一段长度固定的管道，通常为一个长为L的直管。
一端固定而另一端开口，以便声波能够从管道中传递出来。
然后，在管道中产生驻波。
驻波是指声波在传播过程中，由于来回反射多次，形成了固定节点和腹点的分布。
驻波的产生需要通过声源产生定频率的声波，并传入到管道中。
传入的声波将会在管道中来回反射，当反射的波累积到一定程度时，节点和腹点的分布就会固定下来，形成稳定的驻波。
当驻波形成后，可以通过调整管道的长度来改变驻波节点之间的距离l，并通过测量驻波频率f来获得声波的传播速度v。
根据驻波的特性，驻波节点之间的距离l与驻波的频率f满足以下关系：l = λ/2 （1）λ是声波的波长，由于频率f是已知的，通过式（1）可以计算出波长λ。
接下来，利用声波的传播速度v的定义可以得到声波的传播速度与波长λ和频率f之间的关系：组合式（1）和式（2），可以得到声波的传播速度和驻波节点之间的距离和驻波频率之间的关系：需要注意的是，测量声速的时候，驻波的频率需要在管道的共振频率范围内选择。
共振频率是指当声波频率和管道的固有频率相匹配时，驻波达到最大幅值。
在实验中，可以通过改变声源的频率，观察驻波节点之间的距离变化，选择最大幅值时对应的频率作为测量频率。
为了提高实验的准确性，还需要考虑一些实验误差的影响因素。
管道的长度L、温度、湿度等因素都会对声速的测量结果产生影响。
在进行实验之前，需要校正这些因素，并进行必要的修正计算，以提高实验结果的准确性。
驻波法测声速。
驻波法测声速一，实验原理声波是一种在弹性媒质中传播的机械波，它和声源振动的频率f,波长有如下关系：v=/2 (1)如果已知声源振动的频率/,只要测定声波在空气中的波长人，即可由上式求得空气中的声速。
本实验采用驻波法测定声波在空气中的波长人。
两歹U振幅相同传播方向相反的相干波叠加形成驻波，只有当波源的频率与驻波系统固有的频率相等时，驻波振幅才达到最大值，此时发生驻波共振。
在驻波法实验中，超声发射器s和接受器禹的两端面是严格平行的.因此，当S发岀的平面声波，经过空气传播到达接收器丄后,入射波即在接受面上垂直反射，入射波与反射波相干而形成驻波,反射面处于位移的波节.改变端面禹,£上之间的距离L, 当端面s,禹间距L恰好等于超声半波长的整数倍时，即I? (n=l,2,3,4.....) (2)在S.S2之间的介质中出现稳定的驻波共振现象,此时驻波幅度达到最大；同时，在接受面上的声压波腹也相应的达到极大值，转化为电信号时，电信号的幅度也会相应达到最大值。
因此连续移动禹,增大5,和S,之间的距离L ,每当L满足(2 )时，示波器就显示岀信号幅值最大的正弦信号电压波形(或毫伏表显示出电压的最大值).记录这些波节(& )的坐标，则两个相邻读数之差即为半波长f・另外由频率计可以监测到频率八就可以用(2 )计算声速I，.声波在弹性介质中传播的速度不仅由介质的物理性质决定，而且还与温度有关，声波在理想气体中的传播速度是式中，R为气体常数为8.314丿广'一/为相对分子质量”=戋为气体定压比热容与定容比热容之比，T为绝对温度。
由此可见，影响声速的主要因素是温度：(4)式中，^=331.45"zL ,它为O 'C时的声速，t为擾氏温度。
由(4 )可以算出t等于任一温度时，声波在理想气体中的传播速度。
二，实验内容(1)参考仪器说明书将仪器正确连接.(2 )接通仪器电源，使仪器预热15min左右r并置好仪器的各个旋钮，毫伏表的量程幵关先置于3V档，然后根据情况随时调节.(3 )移动游标卡尺的附尺(连同换能器一起)，使换能器£与换能器£接近但不要接触。
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、学习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、驻波法当声源发出的平面波在管内传播时，会在管内形成驻波。
在驻波中，相邻两波节或波腹之间的距离为半波长。
通过测量相邻两个波节或波腹之间的距离，就可以计算出声波的波长，再结合声波的频率，从而求得声速。
设声源频率为 f，波长为λ，声速为 v，则有 v ＝fλ。
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，两者同相；当相位差为（2n ＋1)π 时，两者反相。
通过测量相位差的变化，计算出波长，进而得到声速。
三、实验仪器1、声速测量仪2、信号发生器3、示波器四、实验步骤1、驻波法（1）按实验装置图连接好仪器，将信号发生器的输出频率调节到一定值，使示波器上显示出稳定的正弦波。
（2）移动测量管中的接收器，观察示波器上波形的变化，找到相邻的波节或波腹，记录其位置。
（3）重复测量多次，计算出波长的平均值。
2、相位法（1）将信号发生器的输出同时接到示波器的 X 轴和 Y 轴输入端。
（2）调节信号发生器的频率，使示波器上显示出一个李萨如图形。
（3）移动接收器，观察李萨如图形的变化，找到图形从直线变为椭圆或从椭圆变为直线的位置，记录下来。
（4）重复测量多次，计算出波长的平均值。
五、实验数据记录与处理1、驻波法｜测量次数|波节位置（cm）｜相邻波节距离（cm）｜波长（cm）｜｜｜｜｜｜｜1|＿____|＿____|＿____|｜2|＿____|＿____|＿____|｜3|＿____|＿____|＿____|｜4|＿____|＿____|＿____|｜5|＿____|＿____|＿____|波长的平均值：λ ＝（λ₁＋λ₂＋λ₃＋λ₄＋λ₅）／ 5声速：v ＝fλ2、相位法｜测量次数|相位变化位置（cm）｜相邻相位变化距离（cm）｜波长（cm）｜｜｜｜｜｜｜1|＿____|＿____|＿____|｜2|＿____|＿____|＿____|｜3|＿____|＿____|＿____|｜4|＿____|＿____|＿____|｜5|＿____|＿____|＿____|波长的平均值：λ ＝（λ₁＋λ₂＋λ₃＋λ₄＋λ₅）／ 5声速：v ＝fλ六、误差分析1、仪器误差仪器本身的精度和稳定性会对测量结果产生影响，例如信号发生器的频率误差、示波器的测量误差等。
驻波法测声速实验原理的讨论
驻波法测声速实验原理的讨论一、绪论声速是声波在介质中传播的速度，是物质的本征性质之一。
通过测定声速可以了解物质的性质和结构，对于材料科学、地球物理学、工程学等领域具有重要意义。
驻波法是一种常用的测定声速的实验方法，本文将对驻波法测声速实验原理进行深入讨论。
二、驻波法测声速实验原理1. 声波在管道中的传播声波是一种机械波，它需要介质来传播。
在固体、液体或气体中，声波都可以传播，而声速则取决于介质的性质和密度。
在实验中，通常会选择管道来传播声波，通过管道中的介质来测定声速。
2. 驻波的产生驻波是指在一定条件下，两个同频率的波在相遇时形成的干涉现象。
在声学中，管道两端固定的波称为端波，管道中心是驻波节点，两端是驻波腹部。
驻波的产生需要满足一定的条件，包括管道的长度和声波的频率等。
3. 驻波法测声速原理在驻波法测声速实验中，一端固定的管道内用声源产生声波，另一端用微调螺钉可以微调管道的长度，进而改变管道中声波的频率。
当管道的长度等于波长的整数倍时，就会形成驻波，此时管道中的声波会产生共振现象，共振会使声强最大，可以通过检测声强的变化来确定共振发生的特定频率。
测定不同共振频率下的声强变化情况，就可以得到声波在管道中传播的速度，从而测得声速。
三、驻波法测声速实验步骤1. 实验装置搭建首先需要搭建驻波法测声速的实验装置，包括一段固定长度的管道，管道一端有声源产生声波，另一端可以通过微调螺钉微调管道的长度，以满足共振条件。
在管道中间需要设置检测器来检测声强的变化。
2. 调整共振条件通过微调螺钉改变管道的长度，使管道中形成驻波共振，观察检测器检测到的声强变化情况。
3. 测定共振频率在共振条件下，测定声强最大时的频率，以及对应的波长。
通过测定不同频率下的声强变化情况，可以得到一系列频率和波长的数据。
4. 计算声速利用声速的定义式：声速=频率×波长，通过实验测得的频率和波长数据，可以计算得到声速的数值。
四、驻波法测声速实验的优缺点1. 优点驻波法测声速实验方法简单、直观，只需通过调整管道长度来满足共振条件，通过检测器便可以实时测定声强的变化情况。
驻波法测声速原理
2、驻波法测声速原理
待测声源（超声波）
超声波：方向性好，功率大 声波发射器：采用压电陶瓷超声换能器（逆 压电效应,由信号源驱动,频率在35kHz左右）
压电效应
声波接收器：超声换能器,压电效应
7
2、驻波法测声速原理
声速测量装置
声波在介质中传播特性：
8
2、驻波法测声速原理
两固体端，频率、传播速度都相同的两列波，在同一 直线上沿相反方向叠加
>20000Hz，超声波，波长短，方向性好，功率大
次声波
可闻声波
超声波
4
1、声速测量简介
声速测量意义
➢声速是声波传播的基本物理量
➢声波在不同介质中传播速度显著不同，声速测量可以了 解介质特性及状态变化，在声波定位、医疗诊断、海底探 测等应用中具有重要意义
声波定位
医疗诊断
海底探测
5
如何测量声速？
6
波节 L1 L2
14
3、小结与思考
（1）小结： ✓1、声速测量：已知 f, 需要测出在介质中声速波长λ ✓ 2、驻波法测波长
通过测出相邻两波节处的距离△L=λ/2，从而获得λ。 y
15
3、小结与思考
（2）思考
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主讲人：崔晓军
内容导航
声速测量简介 驻波法测声速原理
小结与思考
2
1、声速测量简介
声波的形成与传播
声波是一种机械波，由声源振动产生，借助各种介质 向各个方向传播，声波在同种介质中传播速度相同。
1、声速测量简介
声波分类（按频率）
<20Hz，次声波，波长很长，衰减小，穿透力强
声波 20-20000Hz，可闻声波，能够听到的声音频率
声速测定实验报告
声速测定实验报告声速得测定实验报告1 1 、实验目得(1)学会用驻波法与相位法测量声波在空气中传播速度。
(２)进一步掌握示波器、低频信号发生器得使用方法。
(3）学会用逐差法处理数据. 2 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 3 、实验原理3.1实验原理声速 V、频率 f 与波长λ之间得关系式为。
如果能用实验方法测量声波得频率 f 与波长λ，即可求得声速 V.常用得测量声速得方法有以下两种。
3 3 。
２实验方法3 3 。
2 2 。
1驻波共振法( ( 简称驻波法）发出得超声波与反射得超声波在它们之间得区域内相干涉而形成驻波。
当波源得频率与驻波系统得固有频率相等时,此驻波得振幅才达到最大值，此时得频率为共振频率。
驻波系统得固有频率不仅与系统得固有性质有关,还取决于边界条件,在声速实验中，、即为两边界，且必定就是波节，其间可以有任意个波节，所以驻波得共振条件为:(１）即当与之间得距离 L 等于声波半波长得整数倍时，驻波系统处于共振状态,驻波振幅最大。
在示波器上得到得信号幅度最大。
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,可以连续地改变 L 得大小.由式（1)可知，任意两个相邻共振状态之间，即所移过得距离为:（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。
此距离可由超声声速测定仪上得游标卡尺测得,频率可由低频信号发生器上得频率计读得,根据，就可求出声速。
３．2 2 ．２两个相互垂直谐振动得合成法( ( 简称相位法) )在示波器荧光屏上就出现两个相互垂直得同频率得谐振动得合成图形—-称为李沙如图形。
其轨迹方程为:(５) 在一般情况下，此李沙如图形为椭圆。
当相位差时，由（5）式,得,即轨迹为一条处在于第一与第三象限得直线[参见图 16-2（a)］。
当时，得，轨迹为以坐标轴为主轴得椭圆当时，得，轨迹为处于第二与第四象限得一条直线. 改变与之间得距离Ｌ,相当于改变了发射波与接受波之间得相位差(），荧光屏上得图形也随之变化。
驻波法测声速实验数据
驻波法测声速实验数据篇一：驻波法测量声速驻波法测量声速声波是一种在弹性媒质中传播的机械波，频率低于20Hz的声波称为次声波；频率在20Hz－20KHz的声波可以被人听到，称为可闻声波；频率在20KHz以上的声波称为超声波。
超声波在媒质中的传播速度与媒质的特性及状态因素有关。
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。
声速测定在工业生产上具有一定的实用意义。
一、实验内容1、用驻波法测定空气中的声速。
2、用李萨茹图形的变化，观测位相差。
3、了解时差法测定超声波的传播速度。
二、实验仪器SVX-5型声速测试仪信号源 SV-DH系列声速测试仪实验装置三、预备知识介绍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?g?T,即力→电，称为正压电效应；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?d?U，即电→力，称为逆压电效应。
其中g为比例系数，d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，因此我们就可以将正弦交流电信号变成压电材料纵向的长度伸缩，使压电陶瓷片成为超声波的波源。
即压电换能器可以把电能转换为声能作为超声波发生器，反过四、实验原理根据声波各参量之间的关系可知????f,其中?为波速, λ为波长,频率。
实验报告 声速的测定
实验报告声速的测定-驻波法测声速2013301020142 吴雨桥 13级弘毅班物理科学与技术学院本实验利用超声波采用驻波法来测定空气中的声速。
【实验目的】(1)学会用驻波法测定空气中的声速。
(2)了解压电换能器的功能，熟悉低频信号发生器和示波器的使用。
(3)掌握用逐差法处理实验数据。
【实验器材】声波驻波仪、低频信号发生器、数字频率计、毫伏表、示波器、屏蔽导线。
【仪器介绍】声波驻波仪如图所示，在量程为50cm的游标尺的量爪上，相向安置两个固有频率相同的压电换能器。
移动游标及借助其微动装置就可精密地调节两换能器之间的距离L。
压电换能器是实现声波（机械振动）和电信号相互转换的装置，它的主要部件是压电陶瓷换能片。
当输给一个电信号时，换能器便按电信号的频率做机械振动，从而推动空气分子振动产生平面声波。
当它受到机械振动后，又会将机械振动转换为电信号。
压电换能器S1作为平面声波发射器，电信号由低频信号发生器供给，电信号的频率读数由数字频率计读出；压电换能器S2作为声波信号的接收器被固定于游标尺的附尺上，转换的电信号由毫伏表指示。
为了在两换能器的端面间形成驻波，两端面必须严格平行。
【实验原理】声波是一种在弹性媒质中传播的机械波，它和声源振动的频率f、波长λ有如下关系：v=fλ如果已知声源振动的频率f，只要测定声波在空气中的波长λ，即可由上式求得空气中的声速。
本实验采用驻波法测定声波在空气中的波长λ。
两列振幅相同传播方向相反的相干波叠加形成驻波，它不受两个波源之间距离等条件的限制。
驻波的强度和稳定性因具体条件的不同有很大差异。
只有当波源的频率和驻波系统的固有频率相等时，驻波振幅才达到最大值，该现象称为驻波共振。
改变S1、S2端面之间的距离L，当S1、S2端面之间的距离L恰好等于超声波半波长的整数倍时，即L=nλ/2 (n=1,2,3…)在S1、S2之间的介质中出现稳定的驻波共振现象，此时逐波振幅达到最大;同时，在接受面上的声压波腹也相应的达到极大值，转化为电信号时，电信号的幅值也会到达极大值。
驻波法测声速实验报告
驻波法测声速实验报告实验目的，通过驻波法测量空气中的声速，并分析实验数据，验证声速与温度的关系。
实验器材，频率可调的声源、共振管、频率计、温度计、示波器等。
实验原理，当声波在共振管内传播时，如果管长恰好是波长的整数倍，就会形成驻波。
通过改变声源的频率，使得管内形成不同的共振情况，从而测量出共振管内的声波波长。
根据声速的定义，声速等于频率乘以波长，因此可以通过测量频率和波长来计算出声速。
实验步骤：1. 将共振管固定在水平面上，并连接频率计和示波器。
2. 调节声源的频率，使得在共振管内形成第一个共振波，记录频率值。
3. 改变频率，使得共振管内形成第二个共振波，记录频率值。
4. 测量共振管的长度，并记录温度值。
5. 根据频率和管长计算出波长，再根据波长和频率计算出声速。
实验数据：频率1，__________Hz。
频率2，__________Hz。
共振管长度，__________m。
温度，__________℃。
实验结果：根据实验数据计算得出的声速为__________m/s。
实验分析：通过实验测得的声速与标准声速值进行对比，可以发现实验值与标准值存在一定的偏差。
这可能是由于实验中存在的误差，例如共振管长度的测量误差、频率计的精度等因素都会对实验结果产生影响。
另外，温度对声速也会有一定的影响，因此在实验中需要对温度进行精确的测量和控制。
结论：通过驻波法测量空气中的声速，可以得到一定的实验结果。
然而，为了得到更加准确的声速数值，需要对实验中的各种误差进行分析和修正，同时也需要对温度因素进行更加精确的控制。
通过不断地改进实验方法和提高实验精度，可以得到更加准确的声速数值，从而验证声速与温度的关系。
在实验中，我们也发现声速与频率、波长之间存在一定的关系，这为进一步研究声波在不同介质中的传播特性提供了一定的参考价值。
希望通过本实验，可以更加深入地了解声波的传播规律，为声学领域的研究提供一定的实验基础。
驻波法测声速实验原理的讨论
驻波法测声速实验原理的讨论
驻波法是一种常用的测量声速的方法。
该方法是基于声波在管道中形成驻波现象的特性进行测量的。
实验原理如下：
将一根长管子的一端密封，并在管子的另一端靠近密封处处粘贴一个小洞。
在管子的中间位置处放置一个可移动的振动源，该振动源可以产生一个频率可调的声波。
当振动源激发声波时，声波将在管道中传播，并在振动源和管道末端之间来回反射。
当声波的传播距离和反射距离之间的差值为声波波长的整数倍时，反射的声波会与传播的声波形成叠加，产生驻波。
驻波的形成导致管道内存在一系列定距的声压节点和声压腹点。
声压节点是声压变化为零的点，而声压腹点是声压变化幅度最大的点。
通过测量管道中相邻两个声压节点之间的距离，即驻波的半波长，可以计算出声波的波长。
由于声波在空气中的传播速度和频率有关系：声速 = 波长× 频率，因此通过测量波长和已知的频率，可以计算出声速。
在实验中，可以通过调节振动源的频率，并测量驻波的半波长来获得声速的测量值。
通过多次实验取平均值，可以提高测量的精度。
需要注意的是，在实际的实验过程中，还需要考虑到气压、温度、湿度等环境条件对声速的影响。
在实验中还需注意排除其他干扰因素，如管道内的摩擦、管道本身的弯曲等对声波传播的影响。
驻波法测声速实验的原理简单易懂，实验装置操作方便，因此被广泛应用于声学实验中。
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可移动 超声波接收头
固定 超声波发射头
标尺
底座 声速测量仪图
刻度 鼓轮
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三、实验原理 ①声波的形成
振动状态在弹性介质中传播形成波，波速完全由介 质的物理性质决定。 声波在空气中的传播，是由于空气的压强在平衡位 置附近的瞬时起伏在空间激发疏密区，这些疏密区向前 传播，从而形成声波。声波是纵波。
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三、实验原理 ④超声波与压电陶瓷换能器
压 电 陶 瓷 换 能 器
电压
声压
声压
电压
超声波
接收信号
前者电转换为声逆压电效应， 后者声转换为电正压电效应
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三、实验原理 ⑤波长测量方法
一、共振干涉法（驻波法）测量声速 两个压电陶瓷换能器发射头（电声转换） 和接收头（声电转换），面对面平行放置， 其端面间距为L。 当 L n / 2 时，两端面产生共振，形成驻波。 此时波节处声压最大，转换后电压信号最强。 示波器观察到信号振幅达到极大。 移动接收端，可在示波器上看到信号振幅由大 到小呈周期变化。因此，测得两个相邻极大值 接收端位置之差，即可得到声波波长。
v f ，求出声速。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
测量次数 频率f（Hz） S2位置L（mm）
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四、实验内容
二、相位比较法（李萨如图形）测量波长 （1）将信号源测试方法设置到连续波方式，设定最佳工作频率为 。
（2）首先，置示波器于双踪显示功能，观察发射和接收信号波形，转动 距离调节鼓轮，至接收信号幅度达最大值时的位置。调节示波器CH1、 CH2衰减灵敏度旋钮、信号源发射强度、接收增益，令两波形幅度几乎 相等，观察两波形曲线间的关系。 （3）然后，置示波器于X－Y功能方式，这时观察到的李萨如图形为一斜 线，否则可微调声速仪的鼓轮实施之，记录下此时的距离Li。
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四、实验内容
实验准备
S1作为声波发射器，它把电信号转化为声波信号向空间发射。S2是信号接收器，它把 接收到的声波信号转化为电信号供观察其中S1是固定的，而S2可以左右移动。
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四、实验内容
1、声速测试仪系统的连接与调试
通电后预热15min.，信号源自动工作在连续波方式 声速测试仪和信号源及双通道示波器之间的连接如图所示。
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四、实验内容
一、驻波法测声速
(1) 将信号源测试方法设置到连续波方式，设定最佳工作频率为 f 。 (2) 将示波器调到合适工作方式, 观察示波器，找到接收波形的最大值。 转动声速仪距离调节鼓轮，这时波形的幅度会发生变化,记录幅度为最大时的 距离Li；再向前或者向后沿一个方向移动接收器的位置，当接收波形幅度由大 变小，再由小变大，且达到最大时，记录此时的距离 Li＋1.
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三、实验原理 ②声波的大小
声音在空气中的传播速度与自身频率无关，比如牛 的叫声与蚊子的嗡嗡声，传播速度相同。 声音在空气中的传播速度只取决于空气本身的性质， 理论上
v v0 T t T v0 0 T0 T0
式中 v0 331.5m / s 是标准状态下干燥空气中的声速， T0 273.15K为测量时的室温。 为绝对温度， t
实验准备
图4-3- 1 实验装置接线图
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四、实验内容
2、测定压电陶瓷换能器系统的最佳工作点
（1）超声换能器工作状态的调节
实验准备
在100mV～500mV之间调节声速测试仪信号源输出电压， 在25～45kHz之间调节信号频率， 通过示波器观察频率调整时接收波的电压幅度变化，在某一频率点处（ 34~40kHz之间）电压幅度最大，同时声速测试仪信号源的信号指示灯亮， 此频率即是压电换能器S1、 S2相匹配的频率点，记录频率 f。
L Ln1 Ln / 2, 2L
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三、实验原理 ⑤波长测量方法
二、相位法测量声速原理 接收端与发射端之间形成声波场。声波 场任意点（如接收端）的振动位相是随 时间变化的，但该点与发射端之间的位 相差不随时间变化，其位相差为 L 2 由于两振动频率相同，可将接收端和发 射端两信号分别输入示波器两个通道， 进行X、Y轴方向振动合成，当图形为 直线时，测出接收端位置，从而可求出 声波的波长。 L
波长
2 Li 1 Li
。
接收器的位置由主尺刻度、手轮的位置决定。手轮与丝杆相连上分为100分格， 每转一周，接收器平移1mm，故手每一小格为0.01mm，可估到0.001mm。
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四、实验内容
一、驻波法测声速
（3）连续移动接收器的位置，观测示波器相继出现的极大值，依次在表2中记录游标 尺的相应值，用逐差法处理数据。 （4）根据
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四、实验内容
（2）改变S1和S2之间的距离 • 选择示波器屏上呈现出最大电压波形幅度时的位置， • 再微调信号频率，如此重复调整，再次测定工作频率， • 共测10次，将数据填入表1并求平均值。
次 数 1 2 3 4 5 6 7 8 9
实验准备
10
平均 值
频 率
12
4
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物理理，可知
vf
其中， 相邻疏部（或者密部）之间距离， f 为波的频率。频率可以由测 定信号振动频率获得，波长 可以分别用驻波法和位相法测量。 超声波具有波长短、易于定向发射，而且可以有效避免其它各种声音的干扰， 测量精度高的优点，因此本实验采用超声波。
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声速的测量
一、实验目的
①学会测量超声波在空气中的传播速度的方法。
② 加深对驻波和振动合成等理论知识的理解。
③用相位比较法和共振干涉法测量空气中的声速。
④了解压电换能器的功能和培养综合使用仪器的能
力。
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二、实验仪器
声速测量仪、示波器、多功能信号发生器、接线等。