声速测量习题及数据处理
声速测量实验报告 声速测量实验数据
声速测量实验报告声速测量实验数据一、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比较法测量声速。
3、掌握示波器、信号发生器等仪器的使用方法。
4、培养实验数据处理和误差分析的能力。
二、实验原理1、驻波法声波在空气中传播时，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，再根据声波的频率，即可求得声速。
2、相位比较法发射波和接收波通过示波器显示时，其振动相位存在差异。
当改变接收端的位置，使发射波和接收波的相位差发生变化。
当相位差为 0 或π时，示波器上的图形会出现直线，通过测量两个直线位置之间的距离，即可求出波长，进而得到声速。
三、实验仪器1、信号发生器2、示波器3、声速测量仪（含超声换能器）4、游标卡尺四、实验步骤1、驻波法测量声速（1）按图连接好实验仪器，将超声换能器 S1 和 S2 分别接入信号发生器和示波器。
（2）调节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，观察示波器上的波形变化，当出现振幅最大时，即为波腹位置，记录此时 S2 的位置 x1。
（4）继续移动S2，当示波器上的波形振幅最小时，即为波节位置，记录此时 S2 的位置 x2。
（5）重复上述步骤，测量多组数据，计算相邻波腹（或波节）之间的距离，取平均值作为波长λ。
2、相位比较法测量声速（1）连接好实验仪器，将示波器置于“XY”工作方式。
（2）调节信号发生器的频率，使示波器上显示出李萨如图形。
（3）缓慢移动 S2，观察李萨如图形的变化，当图形由椭圆变为直线时，记录此时 S2 的位置 x3。
（4）继续移动 S2，当图形再次变为直线时，记录此时 S2 的位置x4。
（5）重复上述步骤，测量多组数据，计算 x3 和 x4 之间的距离，取平均值作为波长λ。
五、实验数据1、驻波法测量数据｜测量次数｜波腹位置 x1（mm）｜波节位置 x2（mm）｜相邻波腹（或波节）距离Δx（mm）｜｜｜｜｜｜｜ 1 ｜ 3520 ｜ 6850 ｜ 3330 ｜｜ 2 ｜ 4250 ｜ 7580 ｜ 3330 ｜｜ 3 ｜ 5020 ｜ 8350 ｜ 3330 ｜｜ 4 ｜ 5800 ｜ 9130 ｜ 3330 ｜｜ 5 ｜ 6580 ｜ 9910 ｜ 3330 ｜平均值：Δx ＝ 3330mm2、相位比较法测量数据｜测量次数｜第一次直线位置 x3（mm）｜第二次直线位置 x4（mm）｜波长λ（mm）｜｜｜｜｜｜｜ 1 ｜ 2560 ｜ 5890 ｜ 3330 ｜｜ 2 ｜ 3280 ｜ 6610 ｜ 3330 ｜｜ 3 ｜ 4000 ｜ 7330 ｜ 3330 ｜｜ 4 ｜ 4720 ｜ 8050 ｜ 3330 ｜｜ 5 ｜ 5440 ｜ 8770 ｜ 3330 ｜平均值：λ ＝ 3330mm六、数据处理已知实验中信号发生器的输出频率 f ＝ 3500kHz，根据公式 v ＝fλ，可得声速 v：驻波法：v ＝fΔx ＝ 3500×10³Hz×3330×10⁻³m ＝ 11655m/s相位比较法：v ＝fλ ＝ 3500×10³Hz×3330×10⁻³m ＝ 11655m/s七、误差分析1、仪器误差（1）游标卡尺的精度有限，可能导致测量的距离存在误差。
声速的测量数据处理
声速的测量数据处理1. 引言声速是指在特定介质中声波传播的速度，是波动传播的一种物理现象。
在科学实验和工程应用中，准确测量声速是非常重要的。
本文将介绍声速的测量数据处理方法，包括数据采集、数据处理和结果分析。
2. 数据采集声速的测量需要借助专用的仪器设备，如声速计或超声波测量仪。
这些设备会生成一组声波并接收其回波。
在测量过程中，需要记录以下数据：•声波的传播距离：通过测量声波从发射器到接收器的距离，可以计算声波在介质中的传播时间。
•声波的传播时间：通过记录声波从发射器到接收器的传播时间，可以计算出声速。
•环境参数：包括温度、湿度等环境因素，这些参数会影响声速的测量结果。
数据采集过程中需要注意的是，保证测量环境的稳定性，尽量减小外界干扰因素对测量结果的影响。
3. 数据处理3.1 数据校验在进行数据处理之前，需要对采集到的数据进行校验，以确保数据的准确性和可靠性。
常见的数据校验方法包括：•异常值检测：检测记录的数据中是否存在异常值，如超出测量范围的数值。
•数据一致性检查：检查数据之间的关系是否合理，如传播时间与传播距离之间的关系应满足声速公式。
校验结果显示有异常数据时，应排除异常值或重新采集数据。
3.2 数据处理方法数据处理主要包括数据计算和数据分析。
3.2.1 数据计算根据测量得到的声波传播时间和传播距离，可以计算声速的值。
常用的声速计算公式为：$$v = \\frac{d}{t}$$其中，v为声速，v为声波传播的距离，v为声波传播的时间。
3.2.2 数据分析对于多组声速测量数据，可以进行数据分析，以得到更准确的声速结果。
常用的数据分析方法包括：•平均值计算：对多次测量的声速数据取平均值，以减小测量误差。
•标准偏差计算：计算多次测量的声速数据的标准偏差，以评估数据的离散程度和测量精度。
•相对误差分析：计算实测值与理论值之间的相对误差，以评估测量的准确度。
4. 结果分析经过数据处理和分析，得到的声速结果需要进行结果分析。
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嘿，伙计们！今天我们要聊聊声速的测量实验报告及数据处理。
让我们来了解一下什么是声速吧。
声速就是声音在空气中传播的速度，它可是我们生活中非常重要的一个概念哦！比如说，当我们在打电话时，如果信号不好，可能就是因为距离太远或者声音太小了。
而声速可以帮助我们解决这些问题。
那么，我们该如何测量声速呢？这里有很多方法，但是最常用的一种方法是通过实验室里的一些设备来进行测量。
我们需要准备一些东西，比如说一个喇叭、一个麦克风、一个计时器等等。
接下来，我们要把喇叭放在一个安静的地方，然后用麦克风把声音录下来。
等到声音消失的时候，我们就可以开始计时了。
通过计算声音传播的时间，我们就可以得到声速了。
不过，光靠这些设备还不够，我们还需要进行一些数据处理。
比如说，我们需要把录制的声音文件导入到电脑里，然后用一些软件来分析声音的频率和强度。
这样一来，我们就可以得到更多关于声音的信息了。
这个过程可能会比较复杂，但是只要我们一步一步来，就一定能够成功。
好了，现在我们已经知道如何测量声速以及如何进行数据处理了。
那么下一步该怎么做呢？很简单，我们只需要把这些知识应用到实际生活中去就可以了。
比如说，我们可以去户外测量一下不同地点的声速差异；或者在家里用不同的物品来尝试改变声音的传播速度。
通过这样的实验，我们就可以更深入地了解声速的本质了。
我想给大家分享一个小故事。
有一次，我和我的朋友们一起去山上野餐。
当时天气非常好，我们都觉得非常开心。
可是突然间，我们听到了一阵巨大的轰鸣声。
原来是一辆大卡车经过了我们的身边！由于山比较高，声音传播得非常快，所以我们都被吓了一跳。
这个故事告诉我们，声速虽然很快，但是它也给我们带来了很多便利和惊喜。
希望大家在以后的生活中多多关注声速这个有趣的概念哦！。
声速的测量实验报告及数据处理-互联网类
声速的测量实验报告及数据处理－互联网类关键信息：实验目的：＿___________________________实验原理：＿___________________________实验设备：＿___________________________实验步骤：＿___________________________数据记录：＿___________________________数据处理方法：＿___________________________误差分析：＿___________________________结论：＿___________________________1、实验目的11 了解声速测量的基本原理和方法。
111 掌握利用共振干涉法和相位比较法测量声速。
112 通过实验数据处理，提高分析和解决问题的能力。
2、实验原理21 共振干涉法根据声波的驻波原理，当发射换能器和接收换能器之间的距离等于半波长的整数倍时，接收换能器接收到的声压达到极大值。
通过移动接收换能器，测量相邻两次接收信号极大值之间的距离，即可得到声波的波长，从而计算出声速。
22 相位比较法发射换能器发出的正弦波与接收换能器接收到的正弦波存在相位差。
通过观察李萨如图形，当相位差为 0 或π 时，接收换能器的位置变化量即为声波的波长的一半，进而计算出声速。
3、实验设备31 声速测量仪包括超声发射换能器、接收换能器、游标卡尺、信号发生器、示波器等。
4、实验步骤41 共振干涉法测量411 调整仪器，使发射换能器和接收换能器处于平行且同轴状态。
412 开启信号发生器和示波器，调节信号频率，使示波器上显示出稳定的正弦波。
413 缓慢移动接收换能器，观察示波器上接收信号的幅度变化，记录相邻两次极大值对应的接收换能器位置。
42 相位比较法测量421 保持仪器状态不变，将示波器切换到李萨如图形显示模式。
422 移动接收换能器，观察李萨如图形的变化，记录相位差为 0 或π 时接收换能器的位置。
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比较法测量声速。
3、掌握示波器和信号发生器的使用方法。
4、培养实验操作能力和数据处理能力。
二、实验原理1、驻波法当声源发出的平面波在管内沿轴线传播时，入射波与反射波叠加形成驻波。
在驻波中，波节处的声压最小，波腹处的声压最大。
相邻两波节（或波腹）之间的距离为半波长。
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，再根据声波的频率，即可求出声速。
2、相位比较法声源发出的声波分别通过两个路径到达接收器，一路是直接传播，另一路是经过反射后传播。
这两列波在接收器处会产生相位差。
当移动接收器时，相位差会发生变化。
通过观察示波器上两列波的相位变化，找到同相或反相的位置，从而测量出声波的波长，进而求出声速。
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（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大致与换能器的固有频率相同。
（2）缓慢移动游标卡尺的活动端，观察示波器上的波形，当出现振幅最大时，即为波腹位置，记录此时游标卡尺的读数。
（3）继续移动活动端，当振幅最小（为零）时，即为波节位置，记录此时的读数。
（4）依次测量多个波腹和波节的位置，计算相邻波腹（或波节）之间的距离，取平均值作为波长。
2、相位比较法（1）连接好仪器，调节信号发生器的频率，使示波器上显示出稳定的李萨如图形。
（2）缓慢移动接收器，观察李萨如图形的变化，当图形由斜椭圆变为正椭圆时，记录此时接收器的位置。
（3）继续移动接收器，当图形再次变为正椭圆时，再次记录位置。
（4）测量两次正椭圆位置之间的距离，即为声波波长的一半。
五、实验数据记录与处理1、驻波法｜测量次数｜波腹位置（mm）｜波节位置（mm）｜相邻波腹（或波节）距离（mm）｜｜：：｜：：｜：：｜：：｜｜ 1 ｜ 2050 ｜ 1520 ｜ 530 ｜｜ 2 ｜ 2680 ｜ 2150 ｜ 530 ｜｜ 3 ｜ 3310 ｜ 2780 ｜ 530 ｜｜ 4 ｜ 3940 ｜ 3410 ｜ 530 ｜｜ 5 ｜ 4570 ｜ 4040 ｜ 530 ｜相邻波腹（或波节）距离的平均值：＼＼begin{align}＼overline{d}＆＝＼frac{530 ＋ 530 ＋ 530 ＋ 530 ＋ 530}｛5}＼＼＆＝＼frac{2650}｛5}＼＼＆＝530 ＼text{mm}＼end{align}＼已知信号发生器的频率＼（f ＝ 3500 kHz\），声速＼（v ＝f\lambda\），其中波长＼（＼lambda ＝ 2\overline{d} ＝ 2×530 ＝ 1060 ＼text{mm} ＝ 106×10^｛－2} ＼text{m}＼）＼＼begin{align}v&＝ 3500×10^3 × 106×10^｛－2}＼＼＆＝ 371 ＼text{m/s}＼end{align}＼2、相位比较法｜测量次数｜第一次正椭圆位置（mm）｜第二次正椭圆位置（mm）｜波长（mm）｜｜：：｜：：｜：：｜：：｜｜ 1 ｜ 1850 ｜ 3780 ｜ 1930 ｜｜ 2 ｜ 2520 ｜ 4450 ｜ 1930 ｜｜ 3 ｜ 3200 ｜ 5130 ｜ 1930 ｜｜ 4 ｜ 3870 ｜ 5800 ｜ 1930 ｜｜ 5 ｜ 4540 ｜ 6470 ｜ 1930 ｜波长的平均值：＼＼begin{align}＼overline{＼lambda}＆＝＼frac{1930 ＋ 1930 ＋ 1930 ＋ 1930 ＋1930}｛5}＼＼＆＝＼frac{9650}｛5}＼＼＆＝1930 ＼text{mm} ＝ 193×10^｛－2} ＼text{m}＼end{align}＼声速＼（v ＝ f\overline{＼lambda} ＝ 3500×10^3 × 193×10^｛－2} ＝ 6755 ＼text{m/s}＼）六、误差分析1、仪器误差实验仪器本身存在一定的精度限制，如游标卡尺的读数误差、信号发生器频率的稳定性等，会对测量结果产生影响。
声速测定以及声速数据处理
【实验目的】1．了解压电换能器的功能，加深对驻波及振动合成等理论知识的理解。
2．学习用共振干涉法、相位比较法和时差法测定超声波的传播速度。
3．通过用时差法对多种介质的测量，了解声纳技术的原理及其重要的实用意义。
【实验原理】在波动过程中波速V 、波长λ和频率f 之间存在着下列关系：λ∙=f V ，实验中可通过测定声波的波长λ和频率f 来求得声速V 。
常用的方法有共振干涉法与相位比较法。
声波传播的距离L 与传播的时间t 存在下列关系：t V L ∙= ，只要测出L 和t 就可测出声波传播的速度V ，这就是时差法测量声速的原理。
1．共振干涉法（驻波法）测量声速的原理：当二束幅度相同，方向相反的声波相交时，产生干涉现象，出现驻波。
对于波束1：)/X 2t cos(A F 1λ∙π-ω∙=、波束2：()λ∙π+ω∙=/X 2t cos A F 2，当它们相交会时，叠加后的波形成波束3：()t cos /X 2cos A 2F 3ω∙λ∙π∙=，这里ω为声波的角频率，t 为经过的时间，X 为经过的距离。
由此可见，叠加后的声波幅度，随距离按()λ∙π/X 2cos 变化。
如图28.1所示。
压电陶瓷换能器1S 作为声波发射器，它由信号源供给频率为数千周的交流电信号，由逆压电效应发出一平面超声波；而换能器2S 则作为声波的接收器，正压电效应将接收到的声压转换成电信号，该信号输入示波器，我们在示波器上可看到一组由声压信号产生的正弦波形。
声源1S 发出的声波，经介质传播到2S ，在接收声波信号的同时反射部分声波信号，如果接收面（2S ）与发射面（1S ）严格平行，入射波即在接收面上垂直反射，入射波与发射波相干涉形成驻波。
我们在示波器上观察到的实际上是这两个相干波合成后在声波接收器2S 处的振动情况。
移动2S 位置（即改变1S 与2S 之间的距离），你从示波器显示上会发现当2S 在某些位置时振幅有最小值或最大值。
根据波的干涉理论可以知道：任何二相邻的振幅最大值的位置之间（或二相邻的振幅最小值的位置之间）的距离均为2/λ。
声速测量习题及数据处理
声速测量习题及数据处理声速测量填空题1．声速测量实验中，采⽤驻波共振法测量声速时，要使函数信号发⽣器的输出频率等于换能器的谐振频率，并且在实验过程中保持不变。
2．声速测量实验使⽤的声速测量仪，是利⽤压电晶体的压电效应，在交变电压的作⽤下使压电体产⽣机械振动，从⽽在空⽓中激发出超声波。
3．声波的传播速度v，声源的振动频率f和声波波长λ之间的关系为v=fλ。
声速测量实验测波长常⽤的⽅法有共振⼲涉法和位相⽐较法。
4．声速测量实验中是通过压电晶体的压电效应来发射和接收声波。
6．声速测量采⽤位相⽐较法测波长时，可通过⽰波器观察李萨如图形判断相位差。
李萨如图形⼀般是稳定的椭圆。
当相位差为0或π时，椭圆变为倾斜的直线。
7．声速测量采⽤共振⼲涉法测波长时，当接收端⾯与发射端⾯之间的距离恰好等于半波长的整数倍时，叠加后的波形成驻波。
此时相邻两波节（或波腹）间的距离等于半个波长。
简答题1.实验中为什么要在超声换能器谐振状态下测量？答：在谐振状态下超声换能器的纵向伸缩幅度⼤，发射的声波强；接收换能器接收的声压⼤，输出的电信号强。
这样，可以提⾼测量的灵敏度，较为准确的确定驻波的波节，有利于准确地测量声波的波长。
2.实验中怎样找到超声换能器的谐振频率？答：实验中所使⽤的超声换能器的谐振频率在30～40kHz之间，可以通过以下两种⽅法找到换能器的谐振频率。
（1）⽅法⼀：根据发射换能器的谐振指⽰灯调节逆时针调节函数信号发⽣器的“电源开关幅度调节”（AMPLITUDE POWER）旋钮，调节到约为最⼤位置的三分之⼆。
在输出频率30～40kHz范围内仔细调节“频率微调”（FINE）旋钮，使声波发射换能器旁边的指⽰灯点亮。
这时，信号发⽣器的输出频率即为换能器的谐振频率。
（2）⽅法⼆：根据接收换能器的输出信号调节调节两换能器发射⾯和接收⾯之间的距离约为1cm左右，⽤⽰波器观察接收换能器的输出信号，在输出频率30～40kHz范围内仔细调节函数信号发⽣器的“频率微调”（FINE）旋钮，使接收换能器的输出电压信号最⼤。
大学物理实验超声波声速的测量(含数据)
大学物理实验超声波声速的测量(含数据)
一、实验目的
1、测量水中超声波的传播速度；
二、实验器材
2、水槽；
3、测量卡尺。
三、实验原理
超声波声速可以通过测量超声波在介质中传播的时间和距离来确定。
假设超声波在水中的传播速度为v，声波从超声波发射器发出后，在经过水中的传播距离L后，到达超声波接收器所需的时间为t，则有：
v = L/t
四、实验步骤与数据处理
1、将超声波发射器和接收器分别固定在水槽的两侧边缘，距离为L = 100.0 cm。
2、开始实验前，先开启超声波声速测量仪，待其进入正常工作状态后再进行后续步骤。
3、将水箱中的水注满，保证水面平整，不产生涟漪。
4、在超声波声速测量仪屏幕上调节并观察渐进式扫描波形直到找到超声波信号。
然后在屏幕上调节幅度使其在2/3波形范围内。
这个范围内的任何波形变化都可能导致声波时间测量误差。
5、在超声波声速测量仪屏幕上记录观察到的第一个波峰（应为正弦波的正向部分）的位置，这标志着声波的发射时刻。
7、重复实验三次，并将每组实验数据记录在下表中。
实验次数时间t（ms）
1 0.270
2 0.267
3 0.269
8、计算各次实验的平均时间t和超声波速度v：
t = (0.270 ms + 0.267 ms + 0.269 ms) / 3 = 0.269 ms
五、实验结论
本实验测量得到的水中超声波的传播速度为3.72 km/s。
实验结果和实际值（约为1.5 km/s）存在较大的偏差，可能是由于实验误差和水中的水质、温度等因素的影响。
大学物理实验报告（清华大学）实验2.10声速测量实验实验数据处理
五、数据处理、作图、误差分析实验测得波速数据处理：相位法测波长：（连续测20个数据）(单位：)采用逐差法处理的结果为：（单位：mm ）计算λ得：10101()1086.529mm 10i i i xx λ+=-==∑∴ 111086.529mm=8.6529mm 1010λλ=⨯=⨯ 标准偏差：100.6978mm s λ==又仪器的误差为:0.03mm ∆=仪∴ 100.03)m m 0.6991m m λ∆===因此波长的测量误差为：10110.6991mm 0.06991mm 1010λλ∆=⨯∆=⨯= 则波长的测量结果为：8.65290.06991mm λλλ=±∆=±超声波的频率为提供超声波仪器的频率读数：40.1440.1340.1352f kHz kHz +==又仪器的不确定误差取为：10f Hz ∆=340.1351010f Hz =⨯±v f λ=则： 100.06991/0.6991/0.70/f v m s m s m s λ∆=∆⨯∆=⨯=≈ 因此，波速为：3340.135108.652910/347.28/v f m s m s λ-==⨯⨯⨯= 因此，实验计算得出的完整波速表达式为： 347.280.70/v v v m s =±∆=±理论计算波速： 室温123.9t =℃297.05K =，224.8t =℃297.95K =； 相对湿度：126%r =，230%r =对应相应的室温，根据查表和插值法得：各个饱和蒸气压为510.029610s p Pa =⨯，520.031510s p Pa =⨯因此，理论计算的结果为：v =/s =346.413m/s =由此可见，实验与理论计算得到的结果相差为：346.41347.28100%0.25%346.41-∆=⨯=实验结果与理论计算得到的结果相比非常接近，两者间的差别为0.25%，因此可以验证该公式可以替代实验来准确估算声速。
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。
共振干涉法测量空气中的声速（已知谐振频率f o=,T0=300k）测量次数i 位置L i/mm逐次相减ΔL i=L i+1-L i/cm 等间隔对应项相减ΔL5=L i+5-L i/cm12345678101910由逐次相减的数据可判断出iλ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=，ΔL平均=,V=fλ=2fΔL平均=，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=时相位比较法测量空气中的声速测量次数i位置L i/mm逐次相减Δl i=l i+1-l i/cm 等间隔对应项相减Δl5=l i+5-l i/cm12345671228910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=，ΔL平均=,V=fλ=fΔL平均=，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时差法测量水中的声速（已知谐振频率fo=,T0=300k）测量次数i 位置L i/mm时刻t i/us逐次相减Δt i=t i+1-t i/us等间隔对应项相减Δt5=t i+5-t i/us16028080310041205140616071808200922010240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。
声速的测量实验报告及数据处理-互联网类
声速的测量实验报告及数据处理－互联网类在咱们探索科学的奇妙世界里，声速这个家伙总是藏着不少神秘的小秘密。
今天，咱们就来好好聊聊声速的测量实验以及怎么处理那些让人又爱又恨的数据。
前段时间，我带着一群充满好奇心的小朋友做了这个有趣的实验。
那场面，真是热闹非凡！咱们先来说说实验的准备工作。
要测量声速，那工具可得准备齐全。
我们找来了能发出稳定声波的声源，像是小喇叭；还有精准测量时间的秒表，这玩意儿可重要啦，差一点都不行；还有测量距离的尺子，要保证刻度清晰准确。
实验开始啦！我们选了一个宽敞安静的地方，这样声音就能不受干扰地传播。
小朋友们一个个都兴奋得不行，眼睛瞪得大大的，生怕错过了什么。
我们先测了在空气中的声速。
让一个小朋友站在一端大声喊，另一个小朋友在另一端拿着秒表，听到声音的瞬间就按下开始键。
然后通过测量两人之间的距离，再结合时间，就能算出声速啦。
不过这中间可出了点小插曲，有个小朋友太紧张了，一听到声音就手抖，结果按错了好几次秒表，急得直跺脚。
大家都哈哈大笑，气氛一下子轻松了起来。
接着，我们又尝试在不同的介质中测量声速，比如在水里。
把声源放在水里，可费了我们一番功夫，得保证它不会进水坏掉。
测完数据，接下来就是处理数据的大工程了。
看着那一堆堆的数字，小朋友们一开始都有点头疼。
但咱们可不能退缩！我们把数据一个个认真地记录下来，然后计算平均值，去除那些偏差太大的数据。
这就像是在一堆沙子里淘金子，得有耐心。
在处理数据的过程中，有个聪明的小朋友发现了一组明显不对的数据，经过仔细检查，原来是测量距离的时候读错了尺子上的刻度。
这让大家都明白了，做实验可一点都不能马虎。
通过这次实验，我们不仅知道了声速在不同介质中的大致数值，还学会了怎么认真仔细地做事情，怎么处理那些看起来让人头疼的数据。
总之啊，这个声速的测量实验就像一场有趣的冒险，充满了惊喜和挑战。
希望大家以后也能多动手，多探索，发现更多科学的奇妙之处！。
超声波声速测量数据处理范例
超声波声速的测量实验数据处理实验室初温：t 1= 33.6 o c ；实验室末温：t 2= 33.8 o c1．用逐差法处理波长λ 依公式计算)(316n n iL L -=+λ==∑n iλλ ==∑n f f i波长的不确定度：A 类分量： =--=∆∑)1()(2n n i A λλ0.085 0.184 0.024 0.033 0.0860.124 30 0.0072 0.03386 0.00058 0.00109 0.00740 0.01537 0.0665|30B 类分量：取其仪器误差限，考虑为均匀分布，则=∆=∆3仪B合成不确定度：=∆+∆=∆22B A波长λ的测量结果：2．频率f 的数据处理：A 类分量： =--=∆∑)1()(2n n f fi A B 类分量：取信号源误差限，考虑为均匀分布，则 =∆=∆3仪B合成不确定度： =∆+∆22B A频率f 的测量结果： 3．波速v 的数据处理=⋅=f V λ=∆+∆⋅=∆22)()(f V fV λλ不确定度传递为波速测量结果：4．理论值及相对误差的计算由实验室初温和末温：t 1 = 33.6 o c ，t 2 = 33.8 o c 得到温度的平均值为：t 0 = (t 1+t 2)/2 = (33.6+33.8)/2 = 33.7 o c声速的理论值：s m T t T V T T V V /4.35115.2737.3315.2735.311000000=+⨯=+⋅=⋅= 将声速的两次测量值与理论值进行比较，由100⨯-=理理实V V V E r % 5．实验结论：文 - 汉语汉字 编辑词条文，wen ，从玄从爻。
天地万物的信息产生出来的现象、纹路、轨迹，描绘出了阴阳二气在事物中的运行轨迹和原理。
故文即为符。
上古之时，符文一体。
古者伏羲氏之王天下也，始画八卦，造书契，以代结绳(爻)之政，由是文籍生焉。
--《尚书序》依类象形，故谓之文。
声速测定以及声速数据处理
【实验目的】1．了解压电换能器的功能，加深对驻波及振动合成等理论知识的理解。
2．学习用共振干涉法、相位比较法和时差法测定超声波的传播速度。
3．通过用时差法对多种介质的测量，了解声纳技术的原理及其重要的实用意义。
【实验原理】在波动过程中波速V 、波长λ和频率f 之间存在着下列关系：λ∙=f V ，实验中可通过测定声波的波长λ和频率f 来求得声速V 。
常用的方法有共振干涉法与相位比较法。
声波传播的距离L 与传播的时间t 存在下列关系：t V L ∙= ，只要测出L 和t 就可测出声波传播的速度V ，这就是时差法测量声速的原理。
1．共振干涉法（驻波法）测量声速的原理：当二束幅度相同，方向相反的声波相交时，产生干涉现象，出现驻波。
对于波束1：)/X 2t cos(A F 1λ∙π-ω∙=、波束2：()λ∙π+ω∙=/X 2t cos A F 2，当它们相交会时，叠加后的波形成波束3：()t cos /X 2cos A 2F 3ω∙λ∙π∙=，这里ω为声波的角频率，t 为经过的时间，X 为经过的距离。
由此可见，叠加后的声波幅度，随距离按()λ∙π/X 2cos 变化。
如图28.1所示。
压电陶瓷换能器1S 作为声波发射器，它由信号源供给频率为数千周的交流电信号，由逆压电效应发出一平面超声波；而换能器2S 则作为声波的接收器，正压电效应将接收到的声压转换成电信号，该信号输入示波器，我们在示波器上可看到一组由声压信号产生的正弦波形。
声源1S 发出的声波，经介质传播到2S ，在接收声波信号的同时反射部分声波信号，如果接收面（2S ）与发射面（1S ）严格平行，入射波即在接收面上垂直反射，入射波与发射波相干涉形成驻波。
我们在示波器上观察到的实际上是这两个相干波合成后在声波接收器2S 处的振动情况。
移动2S 位置（即改变1S 与2S 之间的距离），你从示波器显示上会发现当2S 在某些位置时振幅有最小值或最大值。
根据波的干涉理论可以知道：任何二相邻的振幅最大值的位置之间（或二相邻的振幅最小值的位置之间）的距离均为2/λ。
测量声速的实验报告声速测定实验数据处理
测量声速的实验报告声速测定实验数据处理测量声速（实验报告）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v（式中 cpcV（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±1.7³10-6)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 10-3kg/mol b.在标准状态下(T0 273.15K,p 101.3 kPa)，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v v0（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。
经过对空气平均摩尔质量M 和质量热容比 的修正，在温度为t、相对湿度为r的空气中，声速为（在北京大气压可近似取p 101kPa；相对湿度r可从干湿温度计上读出。
温度t℃时的饱和水汽压ps可用lgps 10.2861780237.3trp v 331s 16m s （3）计算）d.式(3)的计算结果与实际的超声声速真值可能有一定偏差。
引起偏差的原因有：~状态参量的测量误差~理想气体理论公式的近似性~实际超声声速还与频率有关的声“色散”现象等。
实验方法：A. 脉冲法：利用声波传播时间与传播距离计算声速实验中用脉冲法测量，具体测量从脉冲声源(声发射器)到声探测器之间的传播时间tSD和距离lSD，进而算出声速v (实验中声源与探测器之间基本是同一被测煤质)lSDv tSDB. 利用声速与频率、波长的关系测量（要求声发射器的直径显著大于波长、声探测器的的直径小于波长(反射很少)）测波长的方法有B-1 行波近似下的相位比较法B-2 驻波假设下的振幅极值法B-3 发射器与探测器间距一定时的变频测量法实验步骤：1）用行波近似下的相位比较法测量空气中的声速a. 正确接线将信号发生器的输出连接到声速仪的超声发射器信号的输入端的T型三通接头上，三通的另一个借口用导线连到示波器的一个输入端。
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声速测量
填空题
1．声速测量实验中，采用驻波共振法测量声速时，要使函数信号发生器的输出频率等于换能器的谐振频率，并且在实验过程中保持不变。
2．声速测量实验使用的声速测量仪，是利用压电晶体的压电效应，在交变电压的作用下使压电体产生机械振动，从而在空气中激发出超声波。
3．声波的传播速度v，声源的振动频率f和声波波长λ之间的关系为v=fλ。
声速测量实验测波长常用的方法有共振干涉法和位相比较法。
4．声速测量实验中是通过压电晶体的压电效应来发射和接收声波。
6．声速测量采用位相比较法测波长时，可通过示波器观察李萨如图形判断相位差。
李萨如图形一般是稳定的椭圆。
当相位差为0或π时，椭圆变为倾斜的直线。
7．声速测量采用共振干涉法测波长时，当接收端面与发射端面之间的距离恰好等于半波长的整数倍时，叠加后的波形成驻波。
此时相邻两波节（或波腹）间的距离等于半个波长。
简答题
1.实验中为什么要在超声换能器谐振状态下测量？
答：在谐振状态下超声换能器的纵向伸缩幅度大，发射的声波强；接收换能器接收的声压大，输出的电信号强。
这样，可以提高测量的灵敏度，较为准确的确定驻波的波节，有利于准确地测量声波的波长。
2.实验中怎样找到超声换能器的谐振频率？
答：实验中所使用的超声换能器的谐振频率在30～40kHz之间，可以通过以下两种方法找到换能器的谐振频率。
（1）方法一：根据发射换能器的谐振指示灯调节
逆时针调节函数信号发生器的“电源开关幅度调节”（AMPLITUDE POWER）旋钮，调节到约为最大位置的三分之二。
在输出频率30～40kHz范围内仔细调节“频率微调”（FINE）旋钮，使声波发射换能器旁边的指示灯点亮。
这时，信号发生器的输出频率即为换能器的谐振频率。
（2）方法二：根据接收换能器的输出信号调节
调节两换能器发射面和接收面之间的距离约为1cm左右，用示波器观察接收换能器的输出信号，在输出频率30～40kHz范围内仔细调节函数信号发生器的“频率微调”（FINE）旋钮，使接收换能器的输出电压信号最大。
此时，信号发生器的输出频率等于换能器的谐振频率。
3.相位比较法测量声速时，怎样才能在示波器上观察到李萨如图形？选择什么样的
李萨如图形进行测量？
答：采用相位比较法进行测量时需要判断相位差，通过示波器观察李萨如图形可以判断相位差。
李萨如图形可以由两个相互垂直的简谐振动的叠加形成。
因此，为了在示波器上观察到李萨如图形，发射换能器的输入信号和接收换能器的输出信号必须一个作为示波器的“Y”输入，另一个作为“X”输入。
实验中，可以将发射换能器的输入信号接示波器的“Y”输入；将“拉Y1（X）”旋钮拉出，接收换能器的输出信号接“X”输入。
适当调节Y1和Y2两个通道的灵敏度选择开关以及“X”和“Y”位移旋钮，可以在示波器上观察到完整的李萨如图形。
实验中由于输入示波器的是频率严格一致两个信号，因此李萨如图形一般是稳定的椭圆。
当相位差为0或π时，椭圆变为倾斜的直线。
测量时选择判断比较灵敏的直线形李萨如图形进行测量。
以某一个直线位置作为测量的起点，相位差每变化π即距离变化半个波长，李萨如图形从斜率为正或负的直线变为负或正的直线。
4.实验中为什么要使换能器发射面和接受面要保持相互平行？
答：换能器发射面发出的声波经空气传播到接受面，接受面在接收声波信号的同时反射部分声波信号。
当接收面与发射面严格平行，入射波即在接收面上垂直反射，入射波与反射波在发射面与接受面之间相干涉形成驻波。
5.实验中信号发生器和示波器各起什么作用？
答：利用信号发生器提供数十千赫兹频率的交流电信号，利用示波器来观察经换能器接收面产生的电信号波形。
6.用共振干涉法和位相比较法测声速有何不同和相同？
=来计算声速。
不同点在于对波长的测量方法答：两种测量声速的方法都是利用v fλ
不用，共振干涉法是测量入射声波与反射声波形成的驻波波长；位相比较法是通过比较入射波和反射波的相位差来确定波长。
7. 不用波长的声波在相同介质中声速相同吗？为什么？
答：相同。
因为声波是一种在弹性媒质中传播的纵波，声速是振动状态的传播速
度，它的大小只与媒质的弹性、密度和温度有关，在一定的媒质中，声速为常数。
声速测量实验数据处理：
要求：（1）用逐差法处理数据，计算超声波的波长；
（2）利用不确定度的间接传递，计算超声波传播速度的不确定度，并表示出测量结果；
（3）计算测量时声速的理论值，并与测量值比较，得出百分误差。
1. 共振干涉法测声速实验数据记录
37.056 KHz f =共振频率 T=20 ℃
71182293310441155126632.86 4.71 4.692 mm 66
37.749.36 4.730 mm 66
42.3214.12 4.700 mm 6646.7818.73 4.675 mm 66
51.5623.43 4.688 mm 66
56.3728.02 4.725 mm 66L L L L L L L L L L L L L L L L L L --∆=
==--∆===--∆===--∆===--∆===--∆=== 6
1
1 4.70
2 mm 629.404 mm
=37.0569.404348.475 mm
()0.00884 mm ()0.00577 mm ()0.0106 mm
()2()0.0212 mm
()()37.0560.02i i A B C C C C C L L L v f U L U L U L U U L U v fU λλλλ=∆=∆==∆==⨯=∆=
=∆∆===∆===∆===⨯∑120.786 m/s
= 测量结果 ()()348.480.79 m/s ()0.79100%100%0.23%348.48C C v v v U v U v E v =±=±⎧⎪⎨=⨯=⨯=⎪⎩
声速的理论值
331.5343.41 m/s v v ===理 测量值与理论值的百分误差 '348.48343.41100%100% 1.5%343.41
v v E v --=⨯=⨯=理
理 2. 位相比较法测声速实验数据记录 37.056 KHz f =共振频率 T=20 ℃
71182293310441155126628.160 4.693 mm 66
32.77 4.65 4.687 mm 66
37.579.35 4.703 mm 66
42.2414.19 4.675 mm 66
46.9418.86 4.680 mm 66
51.4923.47 4.670 mm 66L L L L L L L L L L L L L L L L L L --∆=
==--∆===--∆===--∆===--∆===--∆===6
1
1 4.685 mm 629.370 mm
=37.0569.370347.299 mm ()0.00497 mm ()0.00577 mm ()0.00762 mm ()2()0.0152 mm ()()37.0560.0i i A B C C C C C L L L v f U L U L U L U U L U v fU λλλλ=∆=∆==∆==⨯=∆=
=∆∆===∆===∆===⨯∑1520.563 m/s
= 测量结果 ()()347.300.57 m/s ()0.57100%100%0.16%347.30C C v v v U v U v E v =±=±⎧⎪⎨=⨯=⨯=⎪⎩
声速的理论值 331.5343.41 m/s v v ===理 测量值与理论值的百分误差 '347.30343.41100%100% 1.1%343.41
v v E v --=⨯=⨯=理
理。