大物实验超声声速测量实验报告

实验名称超声声速测量

姓名学号专业班实验班

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一、实验目的：

1.了解超声波的发射和接收方法。

2.加深对振动合成、波动干涉等理论知识的理解。

3.掌握用驻波法和相位法测声速

二、实验原理：

根据v=fλ，只要知道频率和波长就可以求出波速。本实验通过低频信号发生器控制换能器，信号发生器的输出频率就是声波频率。声波的波长用驻波法（共振干涉法）和行波法（相位比较法）测量。

驻波法：

由声源发出的平面波经前方的平面反射后，入射波与反射波叠加，叠加后合成波为：

y=(2Acos2πX/λ)cos2πft。

振幅最大位置，称为波腹，对应的位置：

X=±nλ/2n=0,1,2,3......

各点振幅最小，称为波节，对应的位置：

X=±(2n+1)λ/4n=0,1,2,3......

因此只要测得相邻两波腹（或波节）的位置X n、X n?1即可得波长。

相位比较法：

从换能器S1发出的超声波到达接收器S2，所以在同一时

刻S1与S2处的波有一相位差：φ=2πx/λ，其中λ是波长，x 为S1和S2之间距离)。因为x改变一个波长时，相位差就

改变2。利用李萨如图形就可以测得超声波的波长。

三、实验内容：

1．调整仪器使系统处于最佳工作状态。

2．用驻波法（共振干涉法）测波长和声速。

3．用相位比较法测波长和声速。

注意事项：

1．确保换能器S1和S2端面的平行。

2．信号发生器输出信号频率与压电换能器谐振频率f0保持一致

实验仪器：

示波器、信号发生器和声速仪。

四、实验过程：

1. 主窗口

2. 调节仪器：(1) 超声声速测定仪调节2) 示波器调节3)

信号发生器调节

3. 连线

4. 数据记录

驻波法测量数据记录与计算：

相位比较法数据记录：

五、误差分析

1. 发射换能器S1无法与游标卡尺绝对垂直造成的误差。

2. 无法控制读数时示波器现实的波形振幅是完全的最

大，从而造成误差

3. 信号发生器的频率处于不稳定状态

六、思考题

1．固定距离，改变频率，以求声速，是否可行？

答：能。因为v = f λ，已知频率f ，而且波长λ也能通过

示波器图像读出所以可以用驻波法测量出声速。

2．各种气体中的声速是否相同？为什么？

答：不同。声波在不同介质中有不同的波长、频率和速

度。