实用标准文档声速测量实验报告:岩松学号：5501215012班级：本硕实验班151班实验名称声速的测量实验目的1. 用驻波法和相位法测声速2. 学会用逐差法进行数据处理3. 了解声波在空气中的传播速度与气体状态参量的关系4. 了解压电换能器的功能和培养综合使用仪器的功能实验原理声速v、声源振动频率f和波长之间的关系是v f所以只要测得声波的频率f和波长，就可以求得声速V其 中声波频率频率计测得本实验的主要任务是测量声波波长，用驻波法和相位法测量1.相位法波是振动状态的传播，也可以说是相位的传播在波的传播方向上任何两点，如果其振动状态相同或者其相位差为 2的整数倍，这两点的距离等于波长的整数倍，即 In （ n为一整数）若超声波发出的声波是平面波，当接收器面垂直于波的传播方向时，其端面上各点都具有相冋的相位沿传播方向移动 接收器时，总可以找到 个位置使得接收到的信号与发射器 的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 波长实际操作时，我们用的是利用萨如图形寻找同相或反相时椭 圆退化成直线的点2.驻波法按照驻波动理论，超声波发生器发出的平面波经介质到接 收器，若接收面与发射面平行，声波在接收面就会被垂直反 射，于是平面声波在两端面间来回反射并叠加。
当接收端面 与发射头间的距离恰好等于半波长的整数倍时，叠加后的波 就形成驻波此时相邻两波节间的距离等于半个波长 -当2发生器的激励频率等于驻波系统的固有频率（本实验中压电 陶瓷的固有频率）时，会产生驻波共振波腹处的振幅达到最 大值声波是 种纵波由纵波的性质知，驻波波节处的声压最大 当发生共振时，接收端面处为一波节，接收到的声压最大， 转换成的电信号也最强移动接收器到某个共振位置时，示 波器上又会出现最强的信号，继续移动到某个共振位置，则 两次共振位置之间的距离即为 -实验仪器实验容及步骤声速测量仪、示波器、信号发生器1. 驻波法测声速（1） 如图所示连接好电路，让 S和S2靠近并留有适当的空 隙，使两端面平行且与游标尺正交2） 根据实验给出的压电换能器的振动频率 f，将信号发生 器的输出频率调至f附近，缓慢移动S2，当在示波器上看到正 弦波首次出现振幅较大处，固定 S2，在仔细微调信号发生器 的输出频率，使荧光屏上图形振幅达到最大，读出共振频率f
2. 用相位法测声速（1 ）调节示波器使，将“秒/格”旋钮旋至X 丫利用萨如图形观察发射波与接收波的相位差，找出同相点2)在共振条件下，使S2靠近Si，然后慢慢移开S2，当示 波器上出现45倾斜线时，微调游标卡尺上的微调螺丝，使图 形稳定，记下S2的位置X3) 继续缓慢移开S2，依次记下10个示波器上萨如图形为 45直线时游标卡尺的读数Xi,X2,…xio(4) 用逐差法算出声波波长的平均值共振频率f=37.613kHz1.驻波法数据记录如下（单位：mm ）：XoX1 X2 X3 X489.06893. 97.976 102.679 107.185X5X6 X7 X8 X9 X10111.75116.58 121.20 125.82 130.35 .01969 8 2 7由上表可得下表（其中 Xi Xi 5 Xi， i —2单位：cm）5X1X2 X3 X4 X5数据处理及记录23.39123.232 23.143 23.172 23.263123459.35649.2928 9.2572 9.2688 9.3052下面用逐差法求声波波长(X6X1) (X7 X2) (X10 X5)X 一25=(116.58993.198) (121.208 97.976) (130.357 111.756)mm25=4.648 mm则波长—=2 x=9.296 mmv f = 37.613 103 9.296 10 3m/s 349.7m/s下面计算声波速度的不确定度先计算的不确定度，文案大全v求出从而u)2 t095 =0.0466mm5 1 5所以'B=0.01mm；；=0.0476mm ， Uf 0.01kHzIn v 2 2 In v 2 2=)2(Uf)2 (——)2(u )2Ev (丁) (u)((；)2(U)2 (1)2(u )2 0.005 5%uv vEv 349.653 0.5% 1.748m/s实验结果为e駕1.7)m/sEv 0.5 %%X0X1X2X3X4X5.942148.18157.40166.54175.82184.9006813X6X7X8X9X10.902203.35212.67222.07231.2156232.相位法 数据记录（单位：mm ）X1X2X3X4X546.72245.89546.12846.25146.310123459.3449.1799.2269.2509.262从而得到下表（Xi Xi 5 Xi ， i」单位：mm ）5-X =（X6 X1）（X7 X2） （x10 X5）=9.252mm25贝卩 v f- 37.613 103 9.252 10 3m/s 347.9m/s下面计算声波速度的不确定度先计算的不确定度，I 5 _2(k ) titk 1 0.95 =Q 0729mm B =0 01mmA j ・ — v - v ■ J w i i 11 i i B w ・ w i i i 11 i i\ 5 1 和 5从而 u J； ； =0.0736mm ， Uf 0.01kHz匚 L In v、2/ 、2 ( lnv 2/、2Ev ( f ) (uj ( ) (u )所以' f1J(f)2(Uf)2 (丄)2(u)2 0.007 7%求出 uv VEv 347.9 0.7% 2.4m/s实验结果为:鸞92.4)m/sEv 0.7%实验结果分析及小结1. 驻波法实验结果表示为v （349.7 1.7）m/sEv 0.5%2. 相位法实验结果表示为v （347.9 2.4）m/sEv 0.7%误差分析：（1 ）发射换能器与接受换能器之间可能不是严格的驻波场（2）仪器的螺距误差可能存在（3 ）示波器上波形线条较粗，判断振幅最大有视觉误差（4 ）观察萨如图形时，并不能十分准确控制每一次图形变成直线时都是严格的直线（5 ）调节超声波共振频率会有一定误差。
实验的收获、总结、体会1. 这次的实验让我有耳目 新的感觉，因为确实是第 次 开始完全靠自己去完成一个实验，当时做实验的时候觉得确 实挺难的，很多术语概念不熟悉，但是正是因为这样的一种 新的做实验的模式，才体现了大学生要学会自主学习、自主 完成任务的意识尽管实验的两个小时里面并不能够将这个 实验所涵盖的所有有关知识都学会，但是却能够对这个实验 有了深刻的印象，而且在后来老师总结后，也能真正理解实 验原理了，并不仅仅局限于实验数据的记录2. 其次，我觉得这个实验测声速的方法还有其他用处，不仅 仅是测得声波的速度，还可以测得其他一些以波的形式传播 的物质的速度比如假设实验仪器够精密，以此实验的实验 方法，利用光具有波的性质，是可以测出光速的实验原始数据砖Q] 2 1^012.彳P俊：木不& /即?八 81.ofc8>»»mX|： ”【沖EX厂冲・硏冏圖*¥ = / h7 18，hi 甲Y厂⑴邛&曲2 1心网⑷ x厂[叩盹$网備 Ys * I^5. gzZm 邛 絆二Us叼用财%® 二｝】$ * f 口 isX 二 1加(华★二 /(|9 JSC 丙旳 X；二朽亦那 心“6•网冊和 W二*L蚪你初 ¥；"帥中小硏◊ 〃二！猪彳必诃Xf二加｝3芬南叫 论f二叽甲网⑰冷歼二讨' q]z河旳 淙"儿弟m。