大学物理实验声速测量实验报告

声速测量 一、 实验项目名称：声速测量 二、 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.理解驻波和振动合成理论 3.学会逐差法进行数据处理 4.了解压电换能器的功能和培养综合使用仪器的能力 三、 实验原理 声波的传播速度 与声波频率和波长的关系为： 可见，只要测出声波的频率和波长，即可求出声速。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. 驻波法（共振干涉法） 如右图所示，实验时将信号发生器输出的正弦电压信号接到发射超声换能器上，超声发射换能器通过电声转换，将电压信号变为超声波，以超声波形式发射出去。接收换能器通过声电转换，将声波信号变为电压信号后，送入示波器观察。 由声波传播理论可知，从发射换能器发出一定频率的平面声波，经过空气传播，到达接收换能器。如果接收面和发射面严格平行，即入射波在接收面上垂直反射，入射波与反射波相互干涉形成驻波。此时，两换能器之间的距离恰好等于其声波半波长的整数倍。在声驻波中，波腹处声压（空气中由于声扰动而 引 起 的超出静 态 大 气压强 的那部 分 压强 ）最 小 ，而 波节 处声压最 大 。当 接收换能器的反射界 面处为波节 时，声压效 应 最 大 ，经接收器转换成电信号后从示波器上观察到的电压信号幅 值 也 是极 大 值 ，所以可从接收换能器端 面声压的变化 来判 断 超声波驻波是否 形成。 移 动卡 尺 游 标 ，改 变两只换能器端 面的距离，在一系列 特定的距vffv ff离 上 ， 媒 质 中 将 出 现 稳 定 的 驻 波 共 振 现 象 ， 此 时 ， 两 换 能 器 间 的 距 离等 于 半 波 长 的 整 数 倍 ， 只 要 我 们 监 测 接 收 换 能 器 输 出 电 压 幅 度 的 变 化 ，记 录 下 相 邻 两 次 出 现 最 大 电 压 数 值 时 （ 即 接 收 器 位 于 波 节 处 ） 卡 尺 的读 数 （ 两 读 数 之 差 的 绝 对 值 等 于 半 波 长 ）， 则 根 据 公 式 ：就 可 算出 超 声 波 在 空 气 中 的 传 播 速 度 ， 其 中 超 声 波 的 频 率 可 由 信 号 发 生 器 直接 读 得 。 2.相 位 比 较 法 实 验 接 线 如 下 图 所 示 。 波 是 振...