声速测量
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。
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。
声速测定
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）。
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。
声速测量的实验原理
声速测量的实验原理声速测量是利用声波在介质中传播的特性来测量声速的一种方法。
在声速测量实验中，常常利用回声法或直接法进行测量。
一、回声法回声法是一种间接测量声速的方法，其核心原理是利用声波在介质中传播的速度和声波在回程过程中与障碍物反射的时间来计算声速。
测量声速的步骤如下：1.实验设备的准备：一台发声装置和一台接收装置，以及一个垂直安装的金属管道。
2.发声和接收：发声装置通过金属管道产生声波，声波传播到障碍物上被反射回来，接收装置接收到反射的声波信号。
3.计算时间：通过测量声波从发声装置到接收装置的时间，即来回时间，以及知道了发声和接收的距离，可以计算出声速。
回声法的优点是测量精度高，可以测量声速的变化，但是需要特殊的实验设备，实验操作复杂。
二、直接法直接法是一种直接测量声速的方法，其核心原理是利用声波在介质中传播的时间和介质的长度来计算声速。
测量声速的步骤如下：1.实验设备的准备：一台发声装置和一台接收装置，以及一个长而细的管道。
2.发声和接收：发声装置通过管道产生声波，声波在管道中传播，接收装置接收到声波信号。
3.计算时间和长度：通过测量声波从发声装置到接收装置的时间，并知道了管道的长度，可以计算出声速。
直接法的优点是实验操作简单，不需要特殊的实验设备，但是测量精度相对较低。
声速测量实验常用的仪器有：定频发声装置、垂直管状装置、泛频接收装置、运动计时仪等。
声速测量的原理是基于声波在介质中传播的速度与介质的物理特性有关。
声速的大小与介质的密度、弹性模量和刚度有关。
在固体介质中，声速与刚度和密度呈正相关关系；在气体介质中，声速与温度呈正相关关系。
因此，声速测量实验中常常需要控制和测量介质的温度。
总之，声速测量是利用声波在介质中传播的特性来测量声速的方法，可以通过回声法或直接法进行测量。
这些方法都基于声波在介质中传播的时间和距离的关系来计算声速。
声速的测量对于物理学、地球科学、工程学等领域的研究具有重要意义。
声速测量PPT课件
05
声速测量的实际应用案例
水下声速测量在海洋探测中的应用
总结词
水下声速测量在海洋探测中具有重要意义，能够提供海洋环境参数、水下地形地貌、水下目标物等信 息。
详细描述
水下声速测量是通过声波在水中传播的速度进行测量，可以获取水深、水温、盐度、流速等海洋环境 参数，同时还可以探测水下地形地貌和目标物，如沉船、潜艇等。这些信息对于海洋科学研究、海洋 资源开发、海洋环境保护等方面具有重要意义。
分析实验结果，探究声速与介质、温度等因 素的关系。
数据处理
根据实验数据计算声速的平均值、标准差等 统计指标。
结论总结
根据实验结果得出结论，总结实验的意义和 价值。
04
声速测量中的误差分析
测量误差的来源
仪器误差
测量仪器本身存在的误差，如灵敏度、 分辨率等。
环境因素
如温度、湿度、气压等环境条件的变 化，可能影响声速的测量结果。
用于记录和处理实验数 据。
如水、玻璃板、橡皮泥 等，用于辅助实验操作。
选择一个相对安静、无 干扰的环境进行实验。
实验步骤与操作
安装设备
将声速测量仪的发射器和接收器分别固定在 两个相对的位置上，确保它们之间的距离可 调。
调试设备
调整发射器和接收器的角度和高度，确保信号 能够顺利传输。
开始测量
在电脑中打开声速测量软件，开始记录数据。
空气中声速测量在声音传播研究中的应用
要点一
总结词
要点二
详细描述
空气中声速测量在声音传播研究中具有重要价值，能够揭 示声音传播规律、声源特性以及声音控制技术。
空气中声速测量是通过测量声波在空气中的传播速度，可 以研究声音传播规律，如声波的干涉、衍射、散射等现象 。同时还可以研究声源特性，如声功率、声压级、频率特 性等。此外，空气中声速测量还可以应用于声音控制技术 ，如消音、隔音、声音定向传输等。这些研究对于声音环 境保护、声音信号处理、音频设备研发等方面具有重要意 义。
声速测量仪器的原理公式
声速测量仪器的原理公式
1.时间差法
时间差法是一种常见的测量声速的方法，原理是通过测量声波在介质
中传播的时间，然后根据声波传播距离来计算声速。
这种方法适用于气体、液体和固体介质。
首先，需要知道声波的传播时间。
通过发送一个声波信号并接收它的
回波，可以测量声波的传播时间。
根据声波的传播距离和传播时间，可以
使用以下公式计算声速：
声速=传播距离/传播时间
传播距离可以通过测量声波从发射器到接收器的距离得到。
传播时间
可以通过测量声波从发射器到接收器的时间间隔得到。
2.干涉法
干涉法是另一种常用的测量声速的方法，原理是利用声波的干涉现象
直接测量声波的频率和波长，从而计算声速。
这种方法适用于气体和液体
介质。
首先，需要知道声波的频率和波长。
声波的频率可以通过发射器发送
的信号的频率得到。
波长可以通过测量声波在介质中的传播距离和相应的
声波周期得到。
然后，使用以下公式计算声速：
声速=频率×波长
其中，频率单位为赫兹（Hz），波长单位为米（m）。
综上所述，声速测量仪器的原理公式主要包括时间差法和干涉法。
时间差法通过测量声波的传播时间和传播距离来计算声速，而干涉法利用声波的频率和波长直接计算声速。
这些测量方法在不同的实际应用中具有不同的优势，但它们都是通过测量声波的传播特性来计算声速。
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。
声速的测定方法有几种类型
声速的测定方法有几种类型
声速的测定方法有三种类型：
1. 声源与接收器之间的时间差法：通过测量声波从声源到达接收器所需的时间来确定声速。
常用的方法包括测量声音在空气中传播的时间差、测量声音在水中传播的时间差等。
2. 驻波法：通过测量声波在管道、共鸣腔或其他特定空间中形成的驻波的频率和波长，再结合空气温度等参数，计算声速。
这种方法可以用于测量气体和液体中的声速。
3. 多普勒效应法：通过测量声波在运动介质中传播时的频率变化来确定声速。
当声源和接收器相对运动时，传播的声波频率会产生变化，根据这个频率变化可以计算声速。
这种方法常用于测量空气中的声速，例如测量飞机的速度。
声速的测定
声速的测定引言声速是指声波在介质中传播的速度，是介质中分子振动传递的速度。
测定声速的方法有很多种，本文将介绍几种常见的方法：直接法、回声法和干涉法。
直接法直接法是通过测量声波在空气中传播的时间来计算声速。
具体步骤如下：1.准备一个发声装置和一个接收装置，并将它们放置在一定距离的位置上。
2.发声装置发出一个特定频率的声音，接收装置接收到声音后记录接收到声音的时间。
3.根据传播的距离和时间计算出声速。
直接法的优点是操作简单，缺点是受环境因素的影响比较大。
回声法回声法是通过测量声波在空气中的来回传播时间来计算声速。
具体步骤如下：1.准备一个发声装置和一个接收装置，并将它们放置在一定距离的位置上。
2.发声装置发出一个特定频率的短脉冲声波，接收装置接收到声波后记录接收到声波的时间。
3.根据声波的来回传播时间和传播距离计算出声速。
回声法的优点是准确性较高，缺点是操作稍微复杂一些。
干涉法干涉法是通过测量声波传播的距离和声波的相位差来计算声速。
具体步骤如下：1.准备一个发声装置和两个接收装置，并将它们按照一定距离放置。
2.发声装置发出一个特定频率的声波，接收装置接收到声波后记录下接收到声波的时间和相位差。
3.根据声波传播的距离、相位差和频率计算出声速。
干涉法的优点是测量精确度较高，缺点是需要精确测量声波的相位差。
结论通过直接法、回声法和干涉法这三种方法，我们可以测定声速。
不同的方法有不同的适用范围和要求，需要根据具体实验的情况选择合适的方法。
无论选择哪种方法，准确测定声速是研究声学和工程领域的重要基础工作。
参考文献1.张三, 李四. (2000).。
声速测量方法
声速测量方法
以下是 7 条关于声速测量方法的内容：
1. 嘿，你知道不，咱可以用回声法来测声速呀！就像你在山谷里大喊一声，然后听到那回声，这中间的时间差就能让咱算出声速呢！比如说你在一个空旷的地方，大声喊“喂！”，然后听到回声的时间，不就能知道间隔啦。
2. 哇塞，还有那种利用声波干涉的办法呢！这就好比是不同的声音波浪在相互作用呢。
你可以想象一下，就像几条水波交汇，产生奇妙的现象。
比如在一个实验室里，通过特定的仪器来制造和观察这种声波干涉。
3. 你瞧，用行波法测声速也很有趣呀！就跟追踪一个快速奔跑的小伙伴一样去追踪声波的传播。
比如说，在一个长长的管子里，让声波一路跑，咱就能算出它的速度啦。
4. 哎呀呀，还能通过测量频率和波长来算声速呢！这就像你知道了一个物体的大小和它移动的速度，就能算出它跑多远一样。
好比你知道了声波的频率和波长这个“大小”，那声速不就出来啦。
比如用专门的仪器测定这些数据。
5. 嘿，你试过利用时差法吗？这感觉就像是在和时间赛跑呢！就像你看着秒表，计算声音从这到那的时间差。
比如说，在两个距离已知的点之间，记录声音传播的时间。
6. 哇哦，还有种方法是利用超声测距呢！这不就像有一双超级眼睛能看到声音跑多远一样。
例如在一些特定的场景中，用超声设备来精确测量距离从而得到声速。
7. 嘿，直接利用声速仪来测不也很方便嘛！就像有个专门的小助手帮你一下子就把声速给找出来了。
你可以在课堂上或者自己在家做实验的时候，用这个仪器呀。
我觉得这些方法都各有各的奇妙之处，能让我们更好地了解声速这个神奇的东西呢！。
声速的测定ppt课件
1 -20 0
0.2 0.4 0.6 0.8
1
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-40
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干涉 发射 反射
干涉 发射 反射
结论：每两个相临波腹（波节）间的距离为 2
实验方法 2．相位比较法
从S1发出的正弦波与S2收到的正弦波之间的相位差为 φ=ωt =2πf/v=2π l /λ
S1与S2之间变化一个波长λ，φ相位差变化，示波器上
点位移为波节的地方，声压为波腹。
在作为反射面的刚性平面处，空气质点的位移恒为零，声压恒为波
腹，其振幅为
p(l) 0va
sin kl
实验方法
当l改变时，刚性平面处声压振幅也改变，且
p(l ) p(l)
2
根据p(l)随l周期变化的原理，可求出半波长
按实验原理图将仪器接好，调整信号发生器的频率f （约
T0
P 气的饱和蒸汽压
实验装置
实验方法
1．共振干涉法
图中S1和S2，为压电陶瓷超声换能器，S1作为超声源(发 射)，低频信号发生器发出的正弦电压信号接到换能器后，即 能发出一平面声波。S2作为超声波的接收头，接收的声压转 换成电信号后输入示波器观察，S2在接收超声波的同时还反 射一部分超声波。
实验方法
所观察到的李萨如图随之变化一个周期。
实验方法
同时将信号源发射端接入示波器的X轴、反射端接入示波器 的Y轴，示波器采用X-Y扫描、这时示波器将显示一椭圆或 直线。
当移动接收换能器时将会发现：不仅椭圆的幅值大小会随发 射－接收的距离l发生变化，而且椭圆的相位亦发生变化。
利用李萨如图形找出同相（Φ=0）或反相（Φ=）时椭圆退 化为右斜或左斜直线，调整接收器的位置，注意屏幕上出现 的椭圆相位（例如Φ=0或Φ=），继续移动接收换能器、直 到椭圆或直线的相位完全重复上述椭圆或直线的相位、这时 所移动距离恰好为一个波长，为使测量值更加准确，可多移 动几个波长。采用逐差法处理数据。
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％。
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。
声速测量实验
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安装仪器：将声速测量仪放置在无 回声的实验室内，确保仪器稳定
开始测量：调整信号发生器，使声 波通过声速测量仪，观察示波器上 的波形，记录数据
数据处理与分析
数据记录：准确记录实验过程中的各项数据，包括声速测量值、温度、气压等。
数据处理：对收集到的数据进行处理，包括数据清洗、异常值处理等。
THANK YOU
汇报人：XX
实验结论：根据实验数据和 误差分析得出结论
误差来源分析
测量设备误差： 设备精度不足或 老化可能导致测 量误差
环境因素：温度、 湿度、气压等环境 因素变化可能影响 声速测量结果
操作误差：实验 操作不规范或误 差可能导致测量 结果偏离真实值
信号源稳定性： 信号源不稳定可 能导致声速测量 结果不准确
误差对结果的影响
原理：利用压电效应将电信号 转换为声波信号
特点：频率高、波长短、方向 性好
应用：声速测量实验中用于产 生超声波信号
超声波接收器
作用：接收超声 波信号
组成：接收电路、 信号处理电路和 显示模块
特点：高灵敏度、 低噪声、抗干扰 能力强
应用：声速测量实 验中接收超声波信 号，进行数据处理 和实验结果展示
实验总结与展望
实验收获与体会
掌握了声速测量的基本原理和方法 学会了使用声速测量仪器进行实验操作 了解了声波在不同介质中的传播特性 培养了实验操作能力和数据分析能力
实验不足与改进建议
实验数据采集和处理存在误 差，需要采用更精确的测量 仪器和方法。
实验操作过程不够规范，需 要加强实验技能培训。
存储实验数 据和结果
显示实验图 像和波形
实验步骤
测量声速的声速测量实验
测量声速的声速测量实验在物理学中，声速是指声波传播的速度。
声波是一种机械波，需要介质传播，因此声速的测量非常重要，不仅用于科学研究，还在工程和医学等领域有广泛的应用。
本文将详细介绍声速测量的实验过程，包括实验准备、实验步骤以及实验结果的应用。
1. 实验准备在进行声速测量的实验前，我们需要的一些实验仪器和材料如下：- 声源：例如音叉或者声振子等可以产生不同频率声波的设备。
- 麦克风：用于接收产生的声波并将其转化为电信号。
- 计时设备：例如计时钟、秒表等。
- 介质：声波传播需要介质，通常使用空气作为介质，以确保实验的控制和一致性。
- 温度计：用于测量实验环境的温度，因为声速与介质的温度有关。
- 尺子：用于测量声源与麦克风的距离，以计算声波传播的时间和速度。
2. 实验步骤接下来，我们将详细阐述声速测量的实验步骤。
第一步：准备好实验装置，并将麦克风放置在固定的位置上。
同时，测量麦克风与声源之间的距离，并记录下这个值。
第二步：将声源产生声波，并确保声源正向麦克风传播声波。
可以将声源固定在一个恒定的位置上，以确保声波传播方向的一致性。
第三步：打开计时设备，并启动麦克风接收声波。
当声波到达麦克风的时候，麦克风会将声波转化为电信号，计时设备会记录下声波传播所经历的时间。
第四步：重复以上实验步骤多次，并记录下每次实验的结果。
然后计算出每次的声速值，并对它们取平均值，以提高实验数据的准确性。
第五步：在每次实验前后测量环境的温度，并将其考虑进声速的计算中。
因为声速与温度具有一定的关系，根据声速公式可以进行修正。
3. 实验结果的应用和其他专业性角度声速测量实验不仅可以用于理解声波传播的基本原理，还在实际应用中有着广泛的用途。
以下是几个应用方面的介绍：工程领域：在建筑工程和土木工程等领域，测量声速可以用来评估材料的质量。
例如，声速可以用来检测墙壁中的空隙或者材料强度的均匀性。
另外，声速测量也可以用于声学设计，确保声音在房间内的合适传播。
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！。
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。
声速的测定
声速的测定声波是一种在弹性介质中传播的机械波. 在气体中, 声波振动的方向和传播方向一致, 因此声波是横波. 频率在20Hz ~20kHz的声波可以被人听到, 成为可闻声波；频率低于20Hz的声波称为次声波；频率高于20kHz的声波称为超声波, 不能被人耳听到.声波的传播与介质的特性和状态等因素有关. 在声学应用技术中, 需要了解声波的频率、波速、波长、声压、衰减等特性, 特别是声波波速（简称声速）的测量是声学技术中的重要内容, 特别是声速的测量, 在声波定位、探伤、测距等应用中具有重要的意义. 本实验测量超声波在空气中的传播速度, 是利用压电陶瓷换能技术测出在空气中的声波频率ν和波长λ, 利用两者关系计算声速.实验目的1．学习用电测法测量非电量的设计思想；2．掌握用驻波共振法和相位比较法测量空气中声速的原理和方法；3．掌握用逐差法处理数据.实验仪器SW-Ⅰ型声速测量仪；YB1631信号发生器；YB4328双踪示波器；Q9导线.图1 SW-Ⅰ型声速测量仪图2 YB1631信号发生器图3 YB4328双踪示波器实验原理超声波具有波长短、易于定向发射、不可闻等优点, 所以本实验对超声波进行测量.将信号源发出的超声频率的电信号加在压电陶瓷换能器上, 换能器产生机械振动, 由平面发射出超声波. 放置在一定远处的另一个换能器接收到超声波后, 又会将机械振动转换成电压信号. 从而利用换能器之间形成的驻波及其规律, 或由信号源输出的电信号和换能器输出的电信号合成规律即可测出声波波长, 进而计算出声速.本实验测量声速的基本公式是λν=v其中ν为声波的频率，即驱动电压的频率, 可以从信号源直接读取, 而波长λ的测量要复杂一些. 本实验主要任务是测量波长, 可用两种方法进行测量.1．驻波共振法实验原理如图4所示（仅观察CH1的信号）. S 1和S 2为压电换能器, 由于压电换能器发出的超声波近似于平面声波, 当接收器端面垂直于波的传播方向时, 从接收端面反射的波与入射波迭加形成驻波. 当两个换能器之间的距离l 为半波长的整数倍时, 出现稳定的驻波共振现象. 此时, S 2处为驻波的“波节”处, 即为声压的“波腹”位置, 由换能器S 2输出的信号电压最大. 连续改变S 2的位置, 测量电压随l 的变化情况, 根据驻波理论, 相邻两次电压最大对应的距离就是半波长, 由此可以得到波长λ.图4 声速测量原理图2．相位比较法实验原理如图4所示（观察CH1和CH2的信号垂直叠加）. 波是振动状态的传播, 也可以说是位相的传播. 沿传播方向上的任何两点, 如果其振动状态相同, 即两点的位相差为2π的整数倍, 这时两点间的距离应等于波长λ的整数倍. 由于发射器发出的是近似于平面波的声波, 当接收器端面垂直于波的传播方向时, 其端面上各点都具有相同的位相. 沿传播方向移动接收器, 可以找到一些位置使得接收到的信号与发射器的激励电信号同相, 相邻两次达到同相时, 接收器所移动的距离必然等于声波的波长.为了判断位相差并且测定波长, 可以利用李萨如图形, 如图5所示. 当这两信号同相或反相时, 李萨如图形由椭圆退化为向右或向左斜的直线, 利用李萨如图形形成斜直线来判断位相差最为敏锐. 沿波传播方向移动换能器S 2, 当相位差改变π时相应距离的改变量即为半个波长, 由此可以得到波长λ.0ϕ∆= 2ϕ∆=π/ ϕ∆=π 3/2ϕ∆=π 2ϕ∆=π图5 同频率相互垂直的正弦波合成的李萨茹图形实验内容1．观察驻波共振法测量波长时的实验现象；2．用相位比较法定量测量空气中声波波长（要求至少测量12组数据）, 用逐差法处理数据, 计算波长, 进一步计算声速及其不确定度, 表达实验结果；3．利用校准声速公式：v v=校p为水蒸气分压, 单位为mmHg；p为大气压（由气压计读出）, 式中t为室温, 单位为C；w单位为Pa.v, 与实验结果比较.计算校实验步骤1．熟悉各实验装置和仪器的使用方法, 按图4正确连接线路；2．调节信号发生器输出信号的频率（40kHz左右）, 达到与换能器谐振；3．调节示波器, 得到CH1通道上输入信号的波形, 连续移动换能器S2, 观察驻波共振的实验现象；4．调节示波器在X-Y工作方式下, 得到李萨茹图形, 连续移动换能器S2, 观察相位比较的实验现象. 移动换能器S2靠近S1（由近及远测量）, 从得到第一个斜线形李萨茹图形开始测量, 记录S2的位置坐标. 连续单方向移动S2, 每次得到相同的斜线形李萨茹图形时, 记录对应的位置坐标, 测量12组, 同时从信号发生器上记录对应的信号频率；5．实验操作结束, 整理实验仪器及场地.注意事项1．实验中要确保信号源与换能器的固有频率一致, 在谐振情况下进行测量；2．测量过程中, 移动换能器S2时要沿同一方向, 避免空程误差；3．读取位置坐标时, 要按有效数字的读取规则读到0. 001mm.思考题1．本实验中的换能器的作用是什么？2．为什么换能器要在谐振频率条件下进行声速测定？如何找到谐振频率？3．本实验中在两个换能器之间的驻波是如何形成的方程是如何得出的？为何换能器的面要互相平行？不平行会产生什么问题？4．在本实验中如果在示波器上出现重影, 你有什么办法消除？参考文献1．成正维. 大学物理实验. 北京: 高等教育出版社, 2002附录：数据记录及数据处理1．数据记录仪器示值误差限：ν∆仪=0. 01kHz ；x ∆仪=0. 01mm实验室温度：=t _________0C ；相对湿度___________；大气压：=p ___________Pa.表1 位相比较法测声速数据2．数据处理(1) 用逐差法计算x ∆；(2) 计算波长的最佳值λ及不确定度()u λ； (3) 计算频率的最佳值ν及不确定度()u ν； (4) 计算声速v 的最佳值及其不确定度()u v ； (5) 计算校v , 表达实验结果.。
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实验四 声 速 测 量声波是一种在弹性媒质中传播的纵波，其频率低于20Hz 的声波为次声波，频率高于20KHz 的声波为超声波，它们都不能被人听到，频率在20Hz~20KHz 的声波可以被人听到。
称为可闻声波。
声速的测量通常有两方面用途。
一方面，由于声波的传播与媒质的特性和状态等因素有关，因此通过声速的测量，可以了解被测媒质的特性及状态的变化。
例如，声波在空气中传播速度为m KT /γυ=，其中γ为空气定压和定容比热容之比，即)/(V P C C =γ，K 为玻尔兹曼常数，m 为气体分子的平均质量，T 为绝对温度。
因此，对某媒质中声速的测量可以得到此媒质的某些特性或它的状态变化的某些信息。
此外，还可进行气体成份的分析；比热容比的测定；测定溶液的浓度；确定固体材料的弹性模量等。
超声波具有波长短，能定向传播等优点。
在实际应用中，可以用来测距、定位、探伤，测流体流速，测量气体温度瞬间变化等。
这些测量都离不开声波的传播速度的测量。
一．实验目的(1) 加深对声波的产生、传播和相干等知识的理解。
(2) 学习测量空气中声速的方法。
(3) 了解压电换能器的功能和示波器的基本结构及使用方法。
二．实验原理声速测量的常用方法有两类，一类测量声波传播距离L 和时间间隔t ，即可根据t L =υ计算出声速υ；另一类是测出频率f 和波长λ，利用关系式λυ⋅=ƒ （4-4-1） 计算声速υ。
本实验采用第二种方法测量。
虽然公式(4-4-1)给出的声速等于频率与波长的乘积，但是声波在空气中的传播速度与声波的频率是无关的，而只取决于空气本身的性质。
声速的理论值由下式决定： μγυRT = （4-4-2） 式中γ为空气定压比热容与定容比热容之比，R 为摩尔气体常数，μ为气体的摩尔质量，T 为绝对温度。
在0℃时，声速s m /45.3310=υ。
显然在t ℃时的声速应为： 15.273115.27300t T t +==υυυ （4-4-3） 如果测到了声速，由（4-4-2）式还可求出空气的比热容比γ。
由于超声波具有波长短，易于定向发射，不可闻的优点，所以本实验对超声声速进行测量。
实验中超声波是由交流电信号产生的，所以（4-4-1）式中声波的频率f 就是交流电信号的频率，由信号发生器中的频率显示可直接读出。
因此，本实验的主要任务就是测量声波的波长。
常用方法有驻波法、相位法两种，现分别介绍如下。
1． 驻波法图4-4-1 实验装置图实验装置如图4-4-1所示，超声发射器1S 作为超声波源。
信号发生器发出的信号接入S 1后，1S 即发射出一平面超声波。
超声波接收器2S ，接收一部分超声波转换成电信号后，输入示波器进行观察，同时反射一部分超声波。
这样，由1S 发出的超声波和由2S 反射的超声波在1S 、2S 之间叠加相干而出现驻波。
设声源在x 坐标轴原点，由声源发出的平面简谐波沿x 轴正向传播，为入射波，经一个理想平面反射后沿x 轴负方向传播，为反射波。
入射波方程为：)-(2cos 1υπx t A x = 反射波方程为：)x t A x υπ+=((2cos 2 在两波相遇处，合成的声波为：ƒ2cos )2cos 2(πλπx A x =t 上式表明，两波合成的结果是驻波。
在两波相遇处各点都在作同频率的振动，而各点的振幅)2cos 2(λπxA 是位置x 的余弦函数。
对应于12cos =λπx，即2λK x ±=（=K 0，1，2，……）处，振幅最大为A 2，称为波腹；对应于02cos =λπx，即4)12(λ+±=K x （=K 0，1，2，3，……）处，振幅最小为零，称为波节。
其余各点的振幅在0和最大值之间，两相邻波腹（或波节）间的距离均为2λ。
如图4-4-2所示。
图4-4-2 声波合成图当移动2S ，使1S 与2S 之间的距离l 为半波长的整数倍时，即2λn l = （=n 1，2，3，…） （4-4-4）示波器上可观察到信号幅度的极大值（或极小值）。
相邻两极值点之间的距离为2λ。
2．相位比较法 从发射器1S 发出的超声波近似于平面波，沿着此波传播方向上，相位相同或相位差为π2的整数倍的任意两点位置之间的距离l 等于波长的整数倍，即λn l =（n 为正整数）。
当接收器端面垂直于波的传播方向时，其端面上各点都具有相同的位相。
沿传播方向移动接收器2S 时，总可找到一个位置使得接收到的信号与激励信号即函数信号发生器发出的信号同相。
继续移动2S ，直到接收到的信号再一次和激励信号同相时，移过的这段距离必然等于超声波的波长。
为了判断位相差并测量波长，可用如下两种方法：（1）行波法 此方法利用双踪示波器直接比较函数信号发生器发出的信号和接收器2S 接收到的信号，从信号发生器直接引出的信号同1S 发射的信号相同，输入到示波器的通道1（CH1）与地之间，接收器2S 接收的信号输入到示波器的通道2（CH2）与地之间。
示波器的屏幕上同时出现两个波形，当移动2S 时相应的波形也发生移动，而与信号发生器相应的波形不动。
因此，在移动时，总可找出一系列同相点，（极大值对齐极大值，极小值对齐极小值）。
两个相邻的同相点之间的间隔为λ。
图4-4-3 声压衰减示意图由于声波在传输过程中的衍射和其它损耗（非平面波、反射面小及介质吸收等因素造成），使声压极大值随2S 与1S 的距离l的增大而逐渐减小，由示波器观察到的各极大值的幅度是逐渐衰减的，如图4-4-3所示。
声压幅度的衰减并不影响波长的测定，因为我们只需找到各周期中的极大值所对应的2S 位置即可。
（2）李萨如图形法 相位差可根据两个互相垂直的简谐振动的合成所得到的李萨如图来测定。
将信号发生器发出的信号接入示波器的通道1（CH1）输入端，将2S 接收到的电信号接到示波器的通道2（CH2）输入端，并使两路信号叠加一起，由于两端电信号频率相同，因而叠加合成如图4-4-4的李萨如图形，图的形状由两信号的相位差Φ决定。
假如初始时图形如图4-4-4（a ），2S 移动距离为半波长2λ时，图形变化为图4-4-4（c ）；2S 移动距离为λ时，图形变为图4-4-4（e ），所以通过对李萨如图形的观测，就能确定声波的波长。
a b c d e图4-4-4 同频率互相垂直的谐振动合成的李萨如图形三．实验装置超声声速测量仪、函数信号发生器、双踪示波器1． 超声声速测量仪图4-4-5 数显声速测量仪结构图1—电源开关；2—位移显示；3—位移显示置零；4—位移微调滚轮；5—信号输入 6—超声发射器；7—超声接收器；8—接收信号输出；9—位移单位选择开关超声声速测量仪示意图如图4-4-5所示。
主要由压电陶瓷超声换能器[见本实验的附录（一）]和数显游标卡尺构成。
利用压电陶瓷超声换能器压电效应制成了本实验的声波发射器和超声波接收器，即图4-4-5中的6和7。
超声发射器6在信号发生器产生的交变正弦电压信号的激励下，由于压电晶片的逆压电效应，激发起机械振动从而产生超声波。
超声波接收器7与超声波发射器用的是同一种结构的压电换能器，只是两种压电晶片的性能有所差别，接收型压电晶片内机械能转变为电能的效率高，而发射型则相反，电能转变为机械能的效率高。
数显游标卡尺其机械部分与普通游标卡尺一样，但它有一个位移传感器及液晶显示器，游标移动时，液晶显示器能直接显示其移动距离。
液晶显示器上有一电源开关、置零开关和单位选择开关。
由于位移传感器的原理比较复杂，在此不作详细介绍，有兴趣的同学可查阅有关资料。
2．函数信号发生器［详细使用方法见附录（二）］。
3．双踪示波器［有关原理和使用方法参见附录（三）］。
四．实验内容（一）仪器调节1.将信号发生器输出端与CH1通道相接，将超声波接收器与CH2通道相接。
2.按下“自动”按钮。
示波器将自动设置垂直偏转系数、扫描时基、以及触发方式。
3．根据情况，进行手工调整，直至波形符合要求：（1）按下触发（TRIGGER）控制区域菜单按钮，显示触发设置菜单。
（2）在此菜单下分别应用F1～F5键菜单操作键设置触发类型为:边沿、触发源选择为CH1 、斜率为上升、触发方式为正常、触发耦合为交流。
尽量使波形显示稳定。
（3）按下水平“菜单”按键，显示水平菜单。
（4）调整面板上部的多用途旋钮，触发释抑时间将随之改变，直至波形显示稳定。
（5）按下垂直系统的CH1按钮选择CH1，调节垂直标度和水平标度使垂直、水平幅度适中；旋转水平位置和垂直位置以调整CH1波形的位置。
（6）旋转触发电平旋钮，调整适合的触发电平。
4.调节CH2通道：①按下垂直系统的CH2按钮，选择CH2。
②在40KHz附近调节信号源频率，直至示波器显示的CH2信号振幅最大。
此时的信号源频率即是谐频。
记录最大振幅时对应的频率，即为超声波频率f。
此过程中根据信号幅度的大小随时调节垂直标度以使通道CH2的信号显示合适的幅度。
③旋转水平位置和垂直位置以调整CH2波形的位置。
使通道1、2的波形不重叠在一起，利于观察比较。
（二）测量1．用驻波法测量超声波波长移动接收器S2的位置，增大S2与发生器S1之间的距离，观察示波器上CH2的信号幅度的周期性变化。
选择波形幅度最大值的某个位置L0作为测量的起点。
移动S2，使S2接近或远离S1都可，逐一顺序记录每个波形幅度最大值的位置Li，直到记下10个波形幅度最大值为止。
2．用相位比较法测量超声波波长（1）行波法a)按下垂直系统的CH1按钮和CH2按钮，同时选择CH1和CH2。
使荧光屏同时出现两个信号的正弦波形。
b)按下触发（TRIGGER）控制区域菜单按钮，显示触发设置菜单。
在此菜单下用F2令触发源选择为CH1。
C)当接收器S2移动，发射器发射出的信号幅度大小和相位都不会发生变化；接收器S 2接收的的信号的幅度大小和相位都会发生变化。
移动接收器S 2观察两列波之间的相位关系，并顺序记下10个同相点的位置。
（2）用李萨如图法测量超声波波长a ）按下垂直系统的 CH1 和 CH2按钮。
b ）按下“自动”按钮。
c ）调整垂直标度旋钮使两路信号显示的幅值大约相等。
d ）按下控制区的“显示”按键，以调出水平控制菜单。
e ）按F2以选择 X-Y 。
示波器显示李萨如图形。
f ）调整垂直标度和垂直位置旋钮使波形达到最佳效果。
改变S 2和S 1之间的距离，观察示波器上李萨如图形的变化情况，顺序记下10个图形为同一斜直线的位置L i 。
五．数据记录及处理1．驻波法（1）用逐差法计算出超声波的波长λ。
数据表格自拟，表格的设计要便于求相应位置的差值和计算λ。
波长的平均值的计算公式为λ=-+1255.L L ii 。
（2）计算波长的标准差，并写出其测量结果)(λσλλ±=。
（3）求出声速 λυ⋅=f 。