实验十三.测量超声波在空气中的传播速度
实验十三 声速的测量解读
t
2 同时有 t
l ， t v
， v ，
（式中T为周期）；代入上式得：
2l
（n=1，2，3，...）时，可得。
当
n l 2
n
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 2）。 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。
V V0 T t V0 1 T0 273.15
式中：T=(t+273.15)K；V0=331.45m/s(为
T0=273.15K时的声速)。V的单位为m/s。
六、注意事项 1．示波器电源打开后可连续使用，不要时开
时关，以免高压对仪器造成损害，暂时不用 时可将辉度调暗。辉度过大时荧光屏寿命有 影响。 2．x 、y增幅暂为零时，屏中亮点直径1mm； 聚焦应调至图线为亮细线。 3．若图形的终点与起点间出现一条较暗的图 线（回扫线），说明辉度过大，应调小至回 扫线消失。 4．S1、S2两端面应平行；信号源电源打开 后S1与S2不准接触。
2.位相比较法（行波法）
位相比较法实验线路图
位相比较法接线如图所示，声波波源振动时，将带 动周围的空气质点振动。发射面向前运动时，使得 前面的空气变得稠密，发射面向后运动时，使前面 的空气变得稀疏。通过空气质点间的相互作用，这 种疏密状态由声波波源向外传播，形成波动过程。 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，但它们的振动频率 与声源相同。因此，声场中任一点与声源间的位相 差不随时间变化。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：
空气中声速的测定
【实验目的】1、掌握两种测量声速方法的原理，学会测定超声波在空气中的传播速率。
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。
4、测定超声波在固体中的传播速率【实验原理】（原理概述，电学。
光学原理图，计算公式）在波动过程中，波速v、波长λ和频率f之间存在下列关系v=fλ通过实验，测出波长λ和频率f，就可以求出声速v。
常用的方法有驻波法和相位比较法两种。
超声波声速测定装置主要由压电传感器和游标卡尺构成。
传感器的主要部件是用多晶体结构的压电材料（如碳酸钡）在一定温度下经特殊处理而成的压电陶瓷片。
这种陶瓷片具有压电效应，它能将交流电压信号转换成纵向长度的伸缩，靠自身成为声波波源；反过来，也可将声压变化转换成电压变化，即用它将接收到的声波信号转变为电压信号。
压电传感器有一谐振频率f，当外加声波信号的频率等于此频率时，陶瓷片将发生机械谐振，得到最强的电压信号，此时传感器具有最高的灵敏度；反过来，当输入的电压使得传感器产生机械谐振时，作为波源将具有最强的发射功率。
实验装置中使用两个压电传感器，其一作为超声发射器，另一个作为接收器。
1.驻波法测声速实验装置如图。
图中S1和S2为压电陶瓷超声换能器，S1作为超声源（发射头），由信号源输出的正弦交变电压接到S1上，使得S1发出一平面超声波；S2作为超声波的接收头，把接收到的声压转变成交变的正弦电压信号后输入示波器观察。
S2在接收超声波的同时，还向S1反射一部分超声波，这样由S1发出的超声波和由S2反射的超声波就在S1和S2之间的区域干涉形成驻波。
驻波相邻两波峰（或波节）之间的距离为半波长。
S2可以移动，其位置由游标卡尺读出。
当改变S2到S1之间的距离时，在一系列特定位置上，S2面接收到的声压达到极大值（或极小值），相邻两极大值（或极小值）之间的距离皆为半波长。
此时，在示波器荧光屏上所显示的波形幅值发生周期性的变化，即由一个极大值变到极小值，再变到极大值。
超声波传播速度的测量
超声波传播速度的测量【教学目的】1.学习用驻波共振法和相位比较法测量超声波在空气中的传播速度。
2.了解压电换能器的功能。
3.学习用逐差法处理数据。
【教学重点】1.掌握本实验的原理，熟悉各仪器的使用。
2.能够运用驻波共振法和相位比较法准确的测出超声波在空气中的传播速度。
【教学难点】理解并掌握驻波共振法和相位比较法测量超声波在空气中的传播速度的原理及方法。
【课程讲授】提问：1. 本实验中的超声波是如何获得的？2.如何利用驻波共振法和相位比较法测量超声波在空气中的传播速度？一、实验原理频率介于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。
υ,其中υ为波速, λ为波长,f为频率。
根据声波各参量之间的关系可知f⋅=λ图1共振法测量声速实验装置在实验中,可以通过测定声波的波长λ和频率f求声速。
声波的频率f可以直接从低频信号发生器(信号源)上读出,而声波的波长λ则常用相位比较法(行波法)和共振干涉法(驻波法)来测量。
图2 相位比较法测量声速实验装置1.相位比较法见图长λ则ϕ∆＝π。
2.共振干涉(驻波)法测声速由声源S 1发出的声波（频率为f ），经介质（空气）传播到S 2，S 2在接收声波信号的同时反射部分声波信号。
如果接收面（S 2）与发射面（S 1）严格平行，入射波即在接收面上垂直反射，入射波与反射波相干涉形成驻波。
反射面处是位移的波节，声压的波腹。
改变接收器与发射源之间的距离L ，在一系列特定的距离上，空气中出现稳定的驻波共振现象。
此时L 等于半波长的整数倍，驻波的幅度达到极大；同时，在接收面上的声压波腹也相应地达到极大值。
通过压电转换，产生的电信号的电压值也最大（示波器显示波形的幅值最大）。
测量超声波在空气中的传播速度
测量超声波在空气中的传播速度【实验目的】1. 学会使用共振干涉法和相位法测定超声波在空气中的传播速度。
2. 学会用逐差法进行数据处理。
3. 了解声速与气体参数的关系。
【实验原理】由于超声波具有波长短，易于定向发射等优点，所以在超声波段进行声速测量是比较方便的。
超声波的发射与接收一般是通过电磁振动与机械振动的相互转换来实现，最常见的是利用压电效应和磁致伸缩效应。
声波在空气中是以纵波传播的，其传播速度v和声源的振动频率f以及波长λ有如下关系：测出声波波长λ和声源的振动频率f就可以由式（1）求出声波的传播速度。
声波频率f可通过频率计测得，本实验的主要任务是测出声波波长λ。
1.共振干涉法实验装置如图图1 共振干涉实验装置图2图中s1和s2为压电晶体换能器，s1作为声波源，它被振荡频率可以调节的低频信号发生器输出的电信号激励后，由于逆压电效应发生受迫振动，并向周围空气定向发出一近似平面声波；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的表面互相平行时，声波就在两个平面间反射，相互干涉。
经数学运算可知，在接收器s2表面，从振动位移来说是波节，从声压来说是波腹；在发射器s1表面，则情况较为复杂，其振幅与两个表面的间距有关，所以其振幅随s1和s2表面的间距L 而变，当∆+=2λnL ,n=0,1,2,3,....,λ≤∆,振幅为极大值，称为共振。
这是接收器s2接收到的声压也是极大值，经接收器转换成的电信号也是极大值（参见图2）。
图中各极大值之间的距离均为λ/2,由于衍射和其他消耗，各极大值幅值随距离增大而逐渐减少。
我们只要测出与各极大值对应的接收器s2的位置，就可以测出波长λ。
若用游标卡尺测出20个极大值的位置，并依次算出每经10个λ/2的距离：210111111λ=-=∆-L L L ,210212212λ=-=∆-L L L ,............................................21010201020λ=-=∆-L L L把等式两边各自相加，得∑∆=-+=101)10(2100i ii Lλ⎪⎭⎫⎝⎛=∑∆=-+101)10(501i i i L λ由低频信号发生器或频率计读得超声波的频率f 后，即可由下式求得声速f i i i L ⨯⎪⎭⎫⎝⎛=∑∆=-+101)10(501ν （2）若测不到20个极大值，则可少测几个。
超声测距实验报告
超声测距实验报告一、实验目的本次超声测距实验的主要目的是研究和掌握利用超声波进行距离测量的原理和方法，并通过实际操作和数据分析，评估测量系统的精度和可靠性。
二、实验原理超声波是一种频率高于 20kHz 的机械波，其在空气中传播时具有良好的指向性和反射特性。
超声测距的基本原理是利用超声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间差来计算距离。
具体计算公式为：距离＝（超声波传播速度×传播时间）／ 2 。
在常温常压下，空气中超声波的传播速度约为 340 米/秒。
通过测量超声波从发射到接收的时间间隔 t，就可以计算出距离。
三、实验仪器与材料1、超声测距模块：包括发射探头和接收探头。
2、微控制器：用于控制超声模块的工作和处理数据。
3、显示设备：用于显示测量结果。
4、电源：为整个系统供电。
5、障碍物：用于反射超声波。
四、实验步骤1、硬件连接将超声测距模块的发射探头和接收探头正确连接到微控制器的相应引脚。
连接电源，确保系统正常供电。
将显示设备与微控制器连接，以便显示测量结果。
2、软件编程使用相应的编程语言，编写控制超声模块工作和处理数据的程序。
实现测量时间的计算和距离的换算，并将结果输出到显示设备。
3、系统调试运行程序，检查系统是否正常工作。
调整发射功率和接收灵敏度，以获得最佳的测量效果。
4、测量实验将障碍物放置在不同的距离处，进行多次测量。
记录每次测量的结果。
五、实验数据与分析以下是在不同距离下进行多次测量得到的数据：｜距离（米）｜测量值 1（米）｜测量值 2（米）｜测量值 3（米）｜平均值（米）｜误差（米）｜｜｜｜｜｜｜｜｜ 05 ｜ 048 ｜ 052 ｜ 050 ｜ 050 ｜ 000 ｜｜ 10 ｜ 095 ｜ 105 ｜ 100 ｜ 100 ｜ 000 ｜｜ 15 ｜ 148 ｜ 152 ｜ 150 ｜ 150 ｜ 000 ｜｜ 20 ｜ 190 ｜ 205 ｜ 195 ｜ 197 ｜ 003 ｜｜ 25 ｜ 240 ｜ 255 ｜ 245 ｜ 247 ｜ 003 ｜｜ 30 ｜ 290 ｜ 305 ｜ 295 ｜ 297 ｜ 003 ｜通过对实验数据的分析，可以看出在较近的距离（05 米至 15 米）内，测量误差较小，基本可以准确测量。
超声声速测量实验报告
超声声速测量实验报告实验目的：通过测量超声波在介质中传播的时间，计算出声速。
实验原理：超声波是指频率高于人耳能听到的最高频率20kHz 的声波。
在实验中，可以用超声波测量仪测量超声波在不同介质中传播的时间，通过已知距离除以时间，可以得到声速。
实验装置：超声波发生器、超声波接收器、示波器、计时器、测量尺。
实验步骤：1. 将超声波发生器和超声波接收器连接到示波器上，并将示波器调节到合适的显示范围。
2. 使用测量尺测量超声波在空气中的传播距离，并记录下来。
3. 打开超声波发生器和接收器的电源开关，并调节超声波频率和强度。
4. 用计时器测量超声波从发生器发出到接收器接收到的时间，并记录下来。
5. 将超声波发生器和接收器放入水中，重复步骤2-4，分别测量超声波在水中的传播距离和时间。
6. 用已知的距离除以测得的时间，即可得到声速。
实验数据记录：- 空气中传播距离：30cm- 空气中传播时间：2.5ms- 水中传播距离：30cm- 水中传播时间：1.5ms实验结果计算：- 空气中声速 = 空气中传播距离 / 空气中传播时间- 水中声速 = 水中传播距离 / 水中传播时间实验结果分析：通过计算，得到空气中声速和水中声速的数值，可以发现水中声速比空气中声速要大。
这是因为声速与介质的密度和弹性有关，水的密度比空气大，所以声速也相应增加。
实验误差和改进：1. 计时器的误差：计时器的精度可能会带来一定的误差，可以尝试使用更精确的计时器进行测量。
2. 超声波的发射角度：超声波的传播方向可能会受到发射角度的影响，应尽量保证超声波直线传播。
3. 环境因素的干扰：实验室中可能存在其它声音的干扰，可以选择较为安静的环境进行实验。
实验总结：通过超声声速测量实验，我们可以通过测量超声波在介质中传播的时间，计算出声速。
这个实验可以帮助我们了解声波在不同介质中的传播特性，以及介质对声速的影响。
同时，实验中应注意排除干扰因素，保证实验结果的准确性。
用声速测量仪测定超声波在空气中的传播速度.
用声速测量仪测定超声波在空气中的传播速度声音是由于声源的振动而产生的，它通过周围弹性媒质的振动向外传播而形成声波(纵波)。
声波的波长、强度、传播速度等是声波的重要性质，其中声速的测量在实际应用中有着十分重要的意义。
声速可以利用它与频率和波长之间的关系(f v λ=)来测量，其中波长的测量是解决问题的关键。
既然声音是以波的形式传播，就有可能利用驻波法测定其波长，进而确定其波速。
其中共鸣管就是测定声音在空气中传播速度的一种装置。
频率在Hz 10~10284⨯之间的声波称为超声波，它具有波长短、能定向传播等优点。
超声波在测距、定位、测液体流速、测材料弹性模量以及测量气体温度瞬间变化等方面有着广泛的应用。
本实验还将利用声速测量仪测定超声波在空气中的传播速度，通过本实验可以进一步了解声波在空气中传播速度与气体状态参量的关系以及超声波产生和接收的原理，加深对相位概念的理解等。
一． 目的和要求１． 进一步熟悉信号发生器和示波器的使用；２． 了解超声波产生和接收的原理，加深对相位概念的理解；３． 用相位法和共振法测定超声波在空气中的传播速度。
二． 原理声波的传播速度v 与声波频率f 和波长λ的关系为：f v λ= (11.10) 可见，只要测出声波的频率和波长，即可求出声速。
f 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． 相位法：波是振动状态的传播，也可以说相位的传播。
沿传播方向上的任何两点，如果其振动状态相同(同相)或者说其相位差为π2的整数倍，这时两点间的距离应等于波长λ的整数倍，即λn l = (11.11)利用式(11.11)可精确地测量波长。
由于发射器发出的是近似于平面波的声波（图11-5）,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相位。
沿传播方向移动接收器时，总可以找到一个位置使得接收到的信号与发射器激励信号同相。
用声速测量仪测定超声波在空气中的传播速度超声波测声速实验报告
用声速测量仪测定超声波在空气中的传播速度超声波测声速实验报告用声速测量仪测定超声波在空气中的传播速度【目的要求】1. 进一步熟悉信号发生器和示波器的使用；2. 了解超声波产生和接收的原理，加深对相位概念的理解；3. 用相位法和共振法测定超声波在空气中的传播速度。
【引言】声音是由于声源的振动而产生的，它通过周围弹性媒质的振动向外传播而形成声波(纵波)。
声波的波长、强度、传播速度等是声波的重要性质，其中声速的测量在实际应用中有着十分重要的意义。
声速可以利用它与频率和波长之间的关系( )来测量，其中波长的测量是解决问题的关键。
既然声音是以波的形式传播，就有可能利用驻波法测定其波长，进而确定其波速。
其中共鸣管就是测定声音在空气中传播速度的一种装置。
频率在之间的声波称为超声波，它具有波长短、能定向传播等优点。
超声波在测距、定位、测液体流速、测材料弹性模量以及测量气体温度瞬间变化等方面有着广泛的应用。
本实验还将利用声速测量仪测定超声波在空气中的传播速度，通过本实验可以进一步了解声波在空气中传播速度与气体状态参量的关系以及超声波产生和接收的原理，加深对相位概念的理解等。
【实验原理】声波的传播速度v与声波频率f和波长的关系为：(11.1) 可见，只要测出声波的频率和波长，即可求出声速。
f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．相位法：波是振动状态的传播，也可以说相位的传播。
沿传播方向上的任何两点，如果其振动状态相同(同相)或者说其相位差为的整数倍，这时两点间的距离应等于波长的整数倍，即：(11.2)利用式(11.2) 可精确地测量波长。
由于发射器发出的是近似于平面波的声波(图11-5),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相位。
沿传播方向移动接收器时，总可以找到一个位置使得接收到的信号与发射器激励信号同相。
超声波在空气中的传播速度预习
实验预习【实验目的】1.熟练掌握用共振干涉法和相位比较法测量超声波在空气中传播速度。
2.学会运用逐差法处理测量数据。
【实验原理】我们知道, 声波在空气中的传播速度v 与其频率f 和波长λ的关系为 ν=f·λ （13.1）1. 那么,如果测得声波的频率f 和波长λ, 就可以求出声波速度v, 在本实验中,声波频率f 可直接由超声信号源显示的数值读出, 所以我们的主要任务就是测出声波的波长λ。
2. 共振干涉法（驻波法）实验装置如图13.3所示, 图上S1和S2分别表示两只超声压电转换器, S1为发射器, 当它被超声信号源的电信号激励后由于逆压电效应发生受迫振动, 振动频率与电信号激励频率相同, 并向周围空气定向发出一近似平面波。
S2为超声接收转能器, 它受迫振动后产生压电效应输出电信号, 电信号的频率与超声波的振动频率相同。
图13.3 共振干涉法（行波法）测量原理图当S1和S2两个端面互相平行时, 超声波从S1传至S2端面将被反射, 产生干涉, 形成驻波。
当2λn L = （n =0,1,2,……） (13.2)VERTMODESBZ-A 信号源 CH1 X-Y (OFF) 34562 Hz频率调节 开关 输出 粗调 细调 CH1 CH2 CS4125振幅为极大值, 产生共振, 这时接收器S2收到的声压为极大值, 经过压电效应转换后的电信号输出也为极大值, 而相邻两极大值之间的距离均为 /2.在实验过程中, 由于各种损耗, 各极大值会随着L 的增大而逐渐减小, 我们只要测出接收转能器 S2在各个相邻极大值的位置, 即可求得波长 。
用游标卡尺依次测出16个极大值的位置, 并用逐差法处理数据： 28191λ⨯=-=∆L L L……288168λ⨯=-=∆L L L由()2881821λ⨯=∆++∆+∆=∆L L L L (13.3) 得()821321L L L ∆++∆+∆= λ (13.4) 3. 相位比较法（行波法） 实验装置如图13.4所示。
实验-超声波在空气与水中的衰减系数的测量汇总
超声波在水中与空气中的衰减系数及反射系数测量自然界里有各种各样的波，但根据其性质基本上分为两大类：电磁波和机械波。
电磁波是由于电磁力的作用产生的，是电磁场的变化在空间的传播过程，它传播的是电磁能量。
无线电波、可见光和X 线等，都是电磁波。
电磁波可以在真空中和介质中传播。
它在空气中传播的速度是310 km/s 。
机械波是由于机械力（弹性力）的作用，机械振动在连续的弹性介质内的传播过程。
它传播的是机械能量。
我们熟悉的电波、水波和地震波等都是机械波。
机械波只能在介质中传播不能在真空中传播。
速度一般从每秒几百米至几千米，比电磁波速度要低得多。
机械波按其频率可分成各种不同的波。
一、实验目的：测量超声波在空气和水中的衰减系数二、实验原理：超声波在损耗介质中的准驻波效应图1.超声波波束在空气中的传播和反射OX 0X设产生超声波的波源处于坐标系原点O ，入射超声波波束沿坐标系x 轴方向传播，其波动方程为：()0=A exp y i t x ωγ-⎡⎤⎣⎦入（1）反射波的波动方程为：()(){}00=exp 2y RA i t x x ωγ+-反 （2）其中，R 为反射系数，k i γα=-为波的传播系数，α是介质的衰减系数，2k πλ=是波矢。
入射波和反射波在0～0x 区间叠加，其合成波的波动方程为：()(){}()()()(){}0000022000000exp exp 2cos cos 2sin sin 2x x x x i t xx y A i t x RA i t x x e A e kx RA e k x x i A e kx RA e k x x ααωααωγωγ----=-++-⎡⎤⎡⎤⎣⎦⎣⎦⎡⎤⎡⎤=+----⎣⎦⎣⎦（3）合成波各点均作简谐振动，其振幅分布为：()()12002222002Recos 2x x x xA A e R ek x x ααα---⎡⎤=++-⎣⎦（4）如果利用超声波接收器作反射面，则超声波接收器收到的合成波振幅为:()01xA A R e α-=+ (5)因为超声波发生器和接收器是由同一材料制成，所以有：00A UA U =（6） 其中0U 是信号发生器输出电压数值，U 是示波器显示电压数值。
大学物理实验超声波速测量实验报告
⼤学物理实验超声波速测量实验报告⼤学物理实验超声波速测量实验报告⼀实验⽬的1.了解超声波的物理特性及其产⽣机制；2.学会⽤相位法测超声波声速并学会⽤逐差法处理数据；3.测量超声波在介质中的吸收系数及反射⾯的反射系数；4.并运⽤超声波检测声场分布。
5.学习超声波产⽣和接收原理，6.学习⽤相位法和共振⼲涉法测量声⾳在空⽓中传播速度，并与公认值进⾏⽐较。
7.观察和测量声波的双缝⼲涉和单缝衍射⼆实验条件HLD-SV-II型声速测量综合实验仪，⽰波器，信号发⽣仪三实验原理1、超声波的有关物理知识声波是⼀种在⽓体。
液体、固体中传播的弹性波。
声波按频率的⾼低分为次声波（f＜20Hz）、声波（20Hz≤f≤20kHz）、超声波（f>20kHz）和特超声波（f≥10MHz），如下图。
声波频谱分布图振荡源在介质中可产⽣如下形式的震荡波：横波：质点振动⽅向和传播⽅向垂直的波，它只能在固体中传播。
纵波：质点振动⽅向和传播⽅向⼀致的波，它能在固体、液体、⽓体中的传播。
表⾯波：当材料介质受到交变应⼒作⽤时，产⽣沿介质表⾯传播的波，介质表⾯的质点做椭圆的振动，因此表⾯波只能在固体中传播且随深度的增加衰减很快。
板波：在板厚与波长相当的弹性薄板中传播的波，可分为SH 波与兰姆波。
超声波由于其波长短、频率⾼，故它有其独特的特点：绕射现象⼩，⽅向性好，能定向传播；能量较⾼，穿透⼒强，在传播过程中衰减很⼩，在⽔中可以⽐在空⽓或固体中以更⾼的频率传的更远，⽽且在液体⾥的衰减和吸收是⽐较低的；能在异质界⾯产⽣反射、折射和波形转换。
2、理想⽓体中的声速值声波在理想⽓体中的传播可认为是绝热过程，因此传播速度可表⽰为µrRT=V (1)式中R 为⽓体普适常量(R=8.314J/(mol.k))，γ是⽓体的绝热指数(⽓体⽐定压热容与⽐定容热容之⽐)，µ为分⼦量，T 为⽓体的热⼒学温度，若以摄⽒温度t 计算，则：t T T +=0K T 15.2730=代⼊式(1)得，00001V 1)(V T t T t T rRt T rR++?+=＝＝µµ (2) 对于空⽓介质，0℃时的声速0V =331.45m /s 。
超声声速的测定实验原理
超声声速的测定实验原理引言：超声声速是指在介质中传播的超声波的速度。
测定超声声速的实验原理主要是利用超声波在介质中传播的特性，通过测量超声波的传播时间和传播距离，来计算出超声声速的数值。
本文将详细介绍超声声速测定的实验原理。
一、超声波的传播速度与介质性质的关系超声波是一种频率高于20kHz的机械波，它的传播速度与介质的弹性模量和密度有关。
一般情况下，介质的弹性模量越大，密度越小，超声波的传播速度越快。
不同介质的声速差异很大，例如在空气中的声速约为343m/s，在水中的声速约为1482m/s。
二、超声声速的测定方法超声声速的测定方法有多种，其中常用的方法有直接法、共振法和多普勒法。
1. 直接法直接法是通过测量超声波在介质中传播的时间和传播距离，利用声速=距离/时间的关系来计算超声声速。
具体操作步骤如下：（1）选择合适的超声波发射器和接收器，并将其固定在测量介质中。
（2）发射超声波，并记录发射和接收的时间。
（3）根据超声波在介质中的传播距离和传播时间，计算出超声声速。
2. 共振法共振法是利用超声波在介质中传播时会产生共振现象的特点来测定超声声速。
具体操作步骤如下：（1）选择合适的超声波发射器和接收器，并将其固定在测量介质中。
（2）调节发射器的频率，使其接近介质的固有频率。
（3）当发射器的频率与介质的固有频率相同时，会产生共振现象，此时接收器接收到的信号幅度最大。
（4）根据共振现象的发生频率和超声波的波长，计算出超声声速。
3. 多普勒法多普勒法是利用多普勒效应来测定超声声速的一种方法。
多普勒效应是指当声源和接收器相对于介质运动时，接收到的声波频率会发生变化。
具体操作步骤如下：（1）将超声波发射器和接收器固定在测量介质中。
（2）通过调节发射器和接收器的相对运动速度，观察接收到的声波频率变化情况。
（3）根据多普勒效应的原理，计算出超声声速。
三、实验注意事项在进行超声声速测定实验时，需要注意以下几点：1. 选择合适的超声波发射器和接收器，确保其性能稳定和灵敏度高。
物理测量声速实验报告
一、实验目的1. 了解声波在空气中的传播速度与其他状态参量的关系；2. 掌握超声波产生和接受的原理，学习一种测量空气中声速的方法；3. 加深相位的概念，提高运用示波器观测物理参数的综合运用能力。
二、实验原理声波是一种在弹性媒质中传播的纵波。
对于超声波（频率超过20kHz的声波）传播速度的测量在国防工业、工业生产、军事科学与医疗卫生等各个领域都具有重大的现实意义。
本实验采用共振干涉法、相位比较法以及时差法测量空气中声速。
1. 共振干涉法测量声速当声波在空气中传播时，会遇到各种障碍物，形成驻波。
驻波是声波在空气中传播时，由于反射而形成的干涉现象。
在驻波中，某些位置振幅为零，称为波节；某些位置振幅最大，称为波腹。
当超声波发生器发出的声波频率与空气的固有频率相匹配时，形成共振，此时波节和波腹的位置固定，通过测量相邻波节或波腹之间的距离，可以计算出声速。
2. 相位比较法测量声速当超声波发生器发出的声波是平面波时，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相位。
沿传播方向移动接收器时，总可以找到一个位置使得接收到的信号与发射器的激励电信号同相。
继续移动接收器，直到找到的信号再一次与发射器的激励电信号同相时，移过的这段距离就等于声波的波长。
利用双踪示波器直接比较发射器的信号和接收器的信号，进而沿声波传播方向移动接收器寻找同相点来测量波长。
3. 时差法测量声速时差法是一种通过测量声波在介质中传播的时间来计算声速的方法。
当超声波发生器发出声波后，声波在介质中传播，当声波到达接收器时，计时器开始计时。
当声波返回到发生器时，计时器停止计时。
通过测量声波往返的时间，可以计算出声速。
三、实验仪器1. 超声波发生器：用于产生超声波信号；2. 接收器：用于接收超声波信号；3. 示波器：用于观察和分析超声波信号；4. 秒表：用于测量声波往返的时间；5. 温度计：用于测量环境温度；6. 卷尺：用于测量距离。
四、实验步骤1. 将超声波发生器与接收器连接好，并确保连接牢固；2. 将示波器连接到接收器上，并调整好示波器的参数；3. 在实验室内选择一个开阔的地点，并确保实验地点周围无障碍物；4. 使用卷尺测量实验地点的距离；5. 使用温度计测量环境温度；6. 将超声波发生器放置在实验地点的一端，接收器放置在另一端；7. 打开超声波发生器，调整频率至共振频率；8. 观察示波器上的波形，记录相邻波节或波腹之间的距离；9. 使用秒表测量声波往返的时间；10. 重复以上步骤，进行多次测量，求平均值。
超声物理实验报告
一、实验目的1. 了解超声波的物理特性及其产生机制。
2. 学会用相位法测量超声波声速，并学会用逐差法处理数据。
3. 测量超声波在介质中的吸收系数及反射面的反射系数。
4. 运用超声波检测声场分布。
5. 学习超声波产生与接收原理，并用相位法与共振干涉法测量声音在空气中传播速度，并与公认值进行比较。
6. 观察与测量声波的双缝干涉与单缝衍射。
二、实验原理超声波是一种频率高于20000Hz的声波，超出了人耳的听觉范围。
超声波具有方向性好、穿透能力强、易于获得较集中的声能等特点，在工业、医疗、科研等领域有着广泛的应用。
本实验中，我们主要采用相位法测量超声波声速。
相位法的基本原理是：当超声波从一种介质传播到另一种介质时，其频率不变，但波长和速度会发生变化。
通过测量超声波在介质中的传播时间，可以计算出其声速。
三、实验仪器1. 型声速测量综合实验仪2. 示波器3. 信号发生仪四、实验步骤1. 仪器连接：将型声速测量综合实验仪、示波器和信号发生仪按照说明书的要求连接好。
2. 调节仪器：调整信号发生器的频率和幅度，使示波器上显示的波形稳定。
3. 测量超声波声速：a. 将发射换能器固定在实验台上，接收换能器置于发射换能器正前方。
b. 打开信号发生器，调整频率和幅度，使示波器上显示的波形稳定。
c. 记录示波器上波形的时间间隔，即为超声波在空气中的传播时间。
d. 重复上述步骤，进行多次测量，取平均值。
4. 测量超声波在介质中的吸收系数：a. 将介质置于发射换能器和接收换能器之间。
b. 重复步骤3，记录示波器上波形的时间间隔。
c. 根据公式计算超声波在介质中的吸收系数。
5. 测量反射面的反射系数：a. 将反射面置于发射换能器和接收换能器之间。
b. 重复步骤3，记录示波器上波形的时间间隔。
c. 根据公式计算反射面的反射系数。
6. 运用超声波检测声场分布：a. 将发射换能器固定在实验台上，接收换能器置于发射换能器正前方。
b. 打开信号发生器，调整频率和幅度，使示波器上显示的波形稳定。
超声波传播速度的测量实验总结
超声波传播速度的测量实验总结嘿，朋友们！今天咱就来唠唠超声波传播速度的测量实验。
你说这超声波，看不见摸不着的，咋测量它的速度呢？这可难不倒咱聪明的实验者们。
咱就好比是在跟超声波玩一场捉迷藏的游戏。
首先得有合适的工具吧，就像你去抓迷藏得有双能跑的鞋一样。
那些个专业的仪器就是咱的秘密武器啦。
然后呢，设置好实验的场景，这就像是给游戏搭个舞台。
让超声波能在里面尽情地“奔跑”。
接着就开始实际操作啦。
你想想，这就像是你在努力追寻那个藏起来的小伙伴。
通过各种巧妙的方法，一点一点地去接近真相。
比如说，用一个发射器发出超声波，再在另一个地方用接收器接收。
这中间的时间差可就是关键啦！时间过得越久，是不是就说明超声波跑的路程越远呀？那咱就能算出它的速度啦。
哎呀，这多有意思啊！就好像你知道小伙伴从这个点跑到那个点用了多久，就能算出他跑的速度一样。
在这个实验过程中，可不能马虎哟！一点点的误差都可能让结果变得不准确。
这就好比你找小伙伴的时候，看错了方向或者听错了声音，那不就找不到啦。
而且哦，这个实验还得反复做几次呢，为啥呀？就像你投篮，多投几次才能更准嘛。
这样得到的结果才更可靠呢。
你说，咱生活中有多少神奇的东西等着我们去探索呀。
这超声波传播速度的测量实验，不就是一个很好的例子嘛。
通过这个实验，我们能更加了解这个看不见摸不着的世界。
这实验啊，就像是打开了一扇通往未知世界的门，让我们能看到那些平时注意不到的奇妙之处。
它让我们感受到科学的魅力和乐趣。
所以呀，大家可别小看了这些实验哦。
它们可是我们探索世界的重要途径呢。
让我们一起投入到这有趣的科学世界中吧，说不定还能发现更多的惊喜呢！。
空气中超声声速的测定
压电陶瓷超声换能器由压电陶瓷片和轻、重两种 金属组成。压电陶瓷片（如钛酸钡、锆钛酸铅等） 是由一种多晶结构的压电材料做成的，在一定的 温度下经极化处理后，具有压电效应。在简单情 况下，压电材料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，它们之间 有一简单的线性关系E=gT；反之，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与电压U也有线性关系S＝dU。比例常数g、 d称为压电常数，与材料性质有关。由于E与T、S 与U之间具有简单的线性关系，因此我们就可以 将正弦交流电信号转变成压电材料纵向长度的伸 缩，成为声波的波源；同样也可以使声压变化转 变为电压的变化，用来接收声信号。
可见，实现了驻波，测量出波腹和波腹或者波节 和波节之间的距离，也就测量出了波长。
如图3.1.7所示实验装置，为了测出驻波相邻波腹或波节之 间的半波长距离，可用示波器观察接收器接收的信号，信 号的强弱反映着作用在接收器上声压变化的大小。当形成 稳定的驻波时，尽管波节处空气元的振动速度为零，但波 节两侧空气元的位移反向，从而产生最大的声压变化。所 以，如果示波器显示的信号最强，则表明接收面处于声压 变化最大处，亦即波节所在的位置。移动接收器S2的位置， 改变接收面与发射面之间的距离时，可以看到示波器上显 示的信号幅度发生周期性的大小变化，即由一个极大变到 极小，再变到极大；而幅度每一次周期性的变化，就相当 于接收面与发射面之间的距离改变了半个波长λ/2。这样， 测出相邻两次接收信号达到极大时接收面的位置变化量Δl， 就可到波长
进行分析。 声波是一种在弹性媒质中传播的机械波，它是纵
波，其振动方向与传播方向相一致。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。