温度与水中声速对照表
声速与温度计算公式
声速与温度计算公式
声速与温度之间的关系可以通过以下公式进行近似计算：
v = 331.4 + 0.6 * T
其中，v 表示声速（单位为米/秒），T 表示温度（单位为摄氏度）。
这是一个常用的近似公式，适用于常温（20-30摄氏度）下的空气中声速的计算。
公式中的常数值331.4是在标准大气压（101.325千帕）和相对湿度为0%的条件下所得到的近似值。
需要注意的是，该公式只适用于空气中声速的近似计算。
对于其他介质（如水、金属等），其声速与温度的关系可能有所不同。
另外，此公式是在常温下的近似计算，随着温度的变化，声速的计算需要考虑更为复杂的影响因素。
对于更精确的声速计算，需要考虑温度、湿度、介质的性质等因素，并采用相应的计算方法或查阅相应的数据表。
水的响度随温度变化的规律
水的响度随温度变化的规律
池塘水温是随气温的变化而变化，但由于水本身的热学特性，使池塘水温的变化有其独特性，主要表现在池塘水温变化幅度要比气温小得多。
一昼夜平均温度，水温要高于气温，白天平均水温一般低于平均气温，而晚上则高于气温。
水温最高时间是14至15时，比高气温时间晚1至2时，清晨水温最低。
白天水表层温度一般高于水下层温度，两者之差可达2至3℃或更高，晚上则相反，形成水的热成层。
鱼的体温与水温，鱼类是变温动物，其体温随水温变化而变化，一般比其所在水温高1至2℃。
鱼不能像人类那样通过新陈代谢活动来保持自身温度的恒定，而只能与水温保持相对的稳定（鱼的最佳生理代谢温度是15至25℃）。
低于4℃或高于35℃时，鱼儿就会产生生理不适，甚至停止进食或者死亡。
所以，水温决定着鱼儿的生死存亡。
但鱼儿能自主的主动寻找适合它生理活动的水温区域，因此，适度的水深有宜于鱼类生存和生长。
声速测定实验
声速测定实验声波是一种在弹性媒质中传播的机械波。
声波在媒质中传播时，声速，声衰减等诸多参量都和媒质的特性与状态有关，通过测量这些声学量可以探知媒质的特性及状态变化。
例如，通过测量声速可求出固体的弹性模量；气体、液体的比重、成分等参量。
在自由空间同一媒质中，声速一般与频率无关，例如在空气中，频率从20赫兹变化到8万赫兹,声速变化不到万分之二。
由于超声波长短，易于定向发射，不会造成听觉污染等优点，我们通过测量超声波的速度来确定声速。
超声波在医学诊断，无损检测，测距等方面都有广泛应用。
实验目的1．了解超声换能器的工作原理和功能2．学习不同方法测定声速的原理和技术3．熟悉测量仪和示波器的调节使用4．测定声波在空气及水中的传播速度实验原理1.压电陶瓷换能器压电材料受到与极化方向一致的应力F时，在极化方向上会产生一定的电场E，它们满足线性关系：E=g·F反之，当在压电材料的极化方向上加电压E时，材料的伸缩形变S与电压E也呈线性关系：S=a·E系数g、a称为压电常数，它与材料性质有关。
本实验采用压电陶瓷超声换能器，将实验仪输出的正弦振荡电信号转换成超声振动。
压电陶瓷片是换能器的工作物质，它是用多晶体结构的压电材料(如钛酸钡，锆钛酸铅等)在一定的温度下经极化处理制成的。
在压电陶瓷片的前后表面粘贴上两块金属，组成的夹心型振子，就构成了换能器。
由于振子是以纵向长度的伸缩，直接带动头部金属作同样纵向长度伸缩，这样所发射的声波，方向性强，平面性好。
每一只换能器都有其固有的谐振频率，换能器只有在其谐振频率上，才能有效的发射(或接收)。
本实验中使用一个换能器作为发射器，另一个作为接收器，二换能器的表面互相平行，且谐振频率匹配。
2.声速的测量方法声速的测试方法可以分为两类。
第一类方法是直接根据速度关系式：v=S/t测出传播距离S和所需时间t后即可算出声速，该法称为“时差法”，这是工程应用中常用的方法。
第二类方法是利用波长频率关系式：v=f·λ测量出频率f和波长λ来计算出声速，测量波长时又可用“共振干涉法”或“相位比较法”，本实验可用上述三种方法测量气体、液体以及固体中的声速。
液体声速表
del grosso声速公式
Del Grosso声速公式是用于计算水中声速的一个经验公式，也被广泛用于其他液体中的声速计算。
该公式由Del Grosso在1963年提出，经过大量实验数据验证和修正，被认为是目前最为准确的声速计算公式之一。
Del Grosso声速公式的计算公式为：1. 在20摄氏度以下的温度范围内，声速的计算公式为:c = 1402.85 + 5.0385 * T - 5.xxxe-2 * T^2 + 3.3432e-4 * T^3 -1.xxxe-6 * T^4 + 3.1464 * (S - 35) + 4.9067e-4 * (S - 35)^2其中， c 为声速（单位：m/s），T为水的温度（单位：摄氏度），S为盐度。
2. 在20摄氏度及以上的温度范围内，声速的计算公式为：c = 1449.2 + 4.591 * T - 5.304e-2 * T^2 + 2.374e-4 * T^3 -1.373e-6 * T^4 + 1.345 * (S - 35) + 1.63e-2 * (S - 35)^2需要注意的是，这两个公式的单位都是国际标准单位。
Del Grosso声速公式的优点有以下几点：1. 准确性高：通过大量的实验数据验证和修正，Del Grosso声速公式被认为在水中声速计算中具有较高的准确性。
2. 适用范围广：Del Grosso声速公式不仅适用于水，还可以在一定范围内适用于其他液体中的声速计算，具有较强的通用性。
Del Grosso声速公式的局限性也是存在的：1. 适用范围有限：虽然Del Grosso声速公式在20摄氏度以下和20摄氏度以上的温度范围内都有相应的计算公式，但是在特殊温度下（如冰冷或高温）的准确性和适用范围有所限制。
2. 需要盐度数据：在海洋声速计算中，需要准确的盐度数据作为输入，而这对于某些实际应用而言可能不太方便。
Del Grosso声速公式作为一种经验公式，具有较高的准确性和适用性，被广泛应用于水中声速计算和海洋声学领域。
海洋的声学特性
2.1 海水中的声速
声速垂直分布分类 表面声道声速分布：
特点：在某一深度处有一声速极
大值。
Zm
形成原因：在秋冬季节，水面温
度较低，加上风浪搅拌，海表面
层温度均匀分布，在层内形成正
Z
声速梯度分布。
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ch c
2.1 海水中的声速
声速垂直分布分类 反声道声速分布：
c
特点：声速随深度单调下降。 形成原因：海洋上部的海水受到 太阳强烈照射的结果。
海水超吸收
海水超吸收原因： 海水中含有溶解度较小的
MgSO4，它的化学反应的驰豫 过程引起超吸收。
在声波作用下，MgSO4化学 反应的平衡被破坏，达到新 的动态平衡，这种化学的驰 豫过程，导致声波的吸收。
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2.2 海水中的声吸收
海水超吸收
Schulkin和Marsh根据2~25kHz频率范围内所作的大 量测量结果，归纳的半经验公式：
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2.1 海水中的声速
乌德公式
c 1450 4.21T 0.037T 2 1.14S 35 0.175 P
P的单位是大气压。
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2.1 海水中的声速
2、声速测量
测量仪器设备：温度深度记录仪和声速仪 。 温度深度记录仪： 通过热敏探头测量 水中温度，同时通 过压力传感器给出 深度信息，可以转 换给出声速。
扩展损失
（4）n=2 适用于开阔水域(自由场)，球面波传播。
（5）n=3
TL 20lg r
声波通过浅海声速负跃变层后的声传播。
TL 30lg r
（6）n=4 适用偶极子声源或计及平整海面虚源干涉 的远场声传播，相当于计入声波干涉后，对球面波传
声速
公式也是有一定的误差的，具体如下已知超声波速度与温度的关系如下：式中：r —气体定压热容与定容热容的比值，对空气为1.40，R —气体普适常量，8.314kg·mol-1·K-1，M—气体分子量，空气为28.8×10-3kg·mol-1，T —绝对温度，273K+T℃。
近似公式为：C=C0+0.607×T℃式中：C0为零度时的声波速度332m/s；T为实际温度(℃)。
实例：例如当温度0℃时超声波速度是332m/s, 30℃时是350m/s空气中音速与温度的关系式：V=331×根号(1+T/273)(m/S)T：是摄氏温度；V：在T℃时的音速也有介绍音速与温度的关系：音速也是声速,即声音在介质中传播之速度.音波可以在固体、液体或是气体介质中传播,介质密度愈大,则音速愈快.在空气中,音速又会依空气状态(如湿度、温度、密度)不同而有不同数值.如摄氏零度海平面音速约为331.5m/s(1193 km/h)；一万米高空音速约为295m/s(1062km/h)；另外每升高1摄氏度,音速就增加0.607m/s.温度越高,音速越大.人们经过反复测试,发现水中声速受温度影响.海水里含有盐类,含盐的多少也对声速有影响.在各种因素中,温度对声速影响最大,每升高1℃,水中声速大约增大4.6米/秒.一般认为海水中的声速是1500米/秒,约是大气中声速的4.5倍.科学家们还测出了各种液体里的声速.在20℃时,纯水中的声速是1482.9米/秒；水银中的声速是1451米/秒；甘油中的声速是1923米/秒；酒精中的声速是1168米/秒,四氯化碳液体中的声速是935米/秒.由此可见,声音在液体中传播大都比在大气中传播快许多,这和液体中的分子比较紧密有关.固体中的声速也各不相同,经过反复测定发现,声波在固体中用纵波和横波两种形式传播,这两种波的波速也不相同.例如,在不锈钢中,纵波速度是5790米/秒,横波速度是3100米/秒.把不锈钢做成棒状,棒内的纵波速度是5000米/秒.在金属中,铍是传声的能手,在用铍做的棒内,声波的纵波速度达到12890米/秒,是大气声递的38倍.聚乙烯塑料传声本领较差,聚乙烯棒中的纵波速度只有920米/秒,不及水中声速快.软橡胶富有弹性,声波在里边走不动,速度只有30-50米／秒,还不及空气中的声速呢!通过对波动方程的解的分析已经看到，在§ 3.2 推导媒质状态方程时引入的，出现在波动方程里的常数 c 0 ，原来就是声波的传播速度。
水中声速和温度关系对照表
水中声速和温度关系对照表
水的声速和温度是完全相关的，它们受温度的变化而不断变化着。
以下是水中
声速和温度关系对照表：
温度 / 声速
-1℃ / 1498米/秒
4℃ / 1486米/秒
12℃ / 1475米/秒
20℃ / 1460米/秒
28℃ / 1448米/秒
实际上，每一种物质都有自己特定的声速，而水是温度和维度变化很快的材料，其声速并不固定，它随温度变化而变化。
在不同的温度下，水中的声速也会出现不同的变化，可以按照如上表格数据所示来表述。
此类变化，正是水在有声环境中如此受欢迎的理由之一，因为它令声音具有松
弛感，更能表达情绪。
水的声速改变，既可以增加带来的舒适感，也可以减少吵杂的噪音，从而增加了水的魅力所在。
另外，水的声速随温度变化也很有用，从气象学家监测天气变化有关的方面尤
为有效。
他们可以从水中声速变化，以及对应温度变化中得出有价值的信息。
例如，当水声速变慢，表示相应的温度会下降，这是温度降落的一个重要指标，就这样水的声速变化能够帮助气象检测有关的预报及警报情况。
总而言之，水的可变声速使它在娱乐领域有着无限的想象空间，在气象学法中
也有着很重要的作用。
水的声速和温度间的联系表明了它们之间十分密切的关系，已为社会、科学以及决策做出了重要贡献。