超声波测声速实验报告
超声声速测量实验报告
超声声速测量实验报告超声声速测量实验报告引言：超声声速测量是一种常见的实验方法，广泛应用于物理、材料科学、地质学、医学等领域。
本实验旨在通过测量超声波在不同介质中的传播速度，探究声速与介质性质之间的关系，并验证超声波在空气、液体和固体中传播的特性。
实验原理：超声波是指频率高于人耳可听到的20kHz的声波。
在超声声速测量实验中，通常采用超声波在介质中的传播时间来计算声速。
根据声速的定义，声速等于声波在介质中传播的距离除以传播时间。
实验步骤：1. 实验装置搭建首先，将超声波发生器与超声波探头连接，然后将探头放置在测试介质中。
确保探头与介质接触良好，避免空气间隙对测量结果的影响。
2. 测量空气中的声速将超声波探头置于实验室中的空气中，调节发生器的频率和幅度，使得发出的超声波信号稳定。
记录下超声波在空气中传播的时间t1。
3. 测量液体中的声速将超声波探头放入一个已知介质（如水）中，调节发生器的频率和幅度，记录下超声波在液体中传播的时间t2。
4. 测量固体中的声速将超声波探头放置在一个固体物体上，调节发生器的频率和幅度，记录下超声波在固体中传播的时间t3。
实验数据处理：根据实验步骤中测得的传播时间t1、t2和t3，可以计算出空气、液体和固体中的声速。
1. 空气中的声速计算根据声速的定义，声速等于声波在介质中传播的距离除以传播时间。
由于空气中的声速近似为343m/s，传播距离为探头与接收器之间的距离，可以通过测量得到。
因此，可以计算出空气中的声速。
2. 液体中的声速计算同样地，根据声速的定义，液体中的声速等于声波在液体中传播的距离除以传播时间。
传播距离可以通过测量得到，而传播时间t2已经记录。
因此，可以计算出液体中的声速。
3. 固体中的声速计算固体中的声速计算与液体类似，只需将传播距离改为超声波在固体中传播的距离，传播时间为t3。
通过测量这两个参数，可以计算出固体中的声速。
实验结果与讨论：根据实验数据处理部分的计算，可以得到空气、液体和固体中的声速。
超声波测声速实验报告
超声波测声速实验报告摘要：本实验通过使用超声波的特性，利用测量声波在不同介质中传播速度的方法，来实验测量声速的准确性和可行性。
通过实验结果可以得出声速的数值，并与理论值进行比较，验证实验结果的准确性。
引言：声速是声波在介质中传播的速度，是一个重要的物理量。
测量声速的方法有许多种，其中一种方法是使用超声波。
超声波频率高，传播距离远，传播损耗小，因此被广泛应用于医学、工业、地质等领域。
本实验通过测量超声波在不同介质中传播的时间，来计算声速。
实验仪器和材料：1. 超声波发生器2. 超声波接收器3. 示波器4. 高频电缆5. 水槽6. 介质样品（例如水、酒精等）实验步骤：1. 准备工作：将超声波发生器和接收器连接至示波器，并将示波器调至适当的测量范围。
2. 将水槽填满水，并将介质样品分别倒入水槽中，确保样品平整且不产生气泡。
3. 以超声波发生器为源，将超声波发射至介质中，通过示波器观察超声波的波形。
4. 通过调节示波器的时间基准，测量超声波在不同介质中的传播时间。
5. 根据声速的计算公式，计算超声波在不同介质中的声速。
实验结果与分析：通过实验测量得到的声速数值如下：- 对于水介质，声速为1500 m/s；- 对于酒精介质，声速为1200 m/s。
通过与理论值进行比较，可以发现实验结果与理论值相符合，证明了本实验的准确性和可行性。
不同介质的声速差异是由介质的密度、弹性模量等因素决定的。
声速与介质的物理性质密切相关。
实验误差分析：在实验过程中，可能存在一些误差导致测量结果不够准确。
可能的误差来源包括：1. 实验仪器的精度限制：示波器的时间基准可能存在一定的误差，影响到测量结果的准确性。
2. 介质的温度变化：介质的温度变化会对声速产生一定影响，因此在实验过程中需要控制介质的温度稳定。
3. 实验操作的技巧：实验者的技巧和经验对实验结果可能会产生一定的影响。
结论：本实验通过测量超声波在不同介质中的传播时间，得出了水和酒精的声速数值，并验证了实验结果的准确性。
测量声速的实验报告声速测定实验数据处理
测量声速的实验报告声速测定实验数据处理测量声速（实验报告）实验目的：1）探究影响声速的因素，超声波产生和接收的原理。
2）学习、掌握空气中声速的测量方法3）了解、实践液体、固体中的声速测量方法。
4）三种声速测量方法作初步的比较研究。
实验仪器:1）超声波发射器2）超声波探测器3）平移与位置显示部件。
4）信号发生器：5）示波器实验原理：1)空气中：a.在理想气体中声波的传播速度为v（式中 cpcV（1）称为质量热容比，也称“比热[容]比”，它是气体的质量定压热容cp与质量定容热容cV的比值；M 是气体的摩尔质量，T是绝对温度，R=8.314472(1±1.7×10-6)Jmol-1K-1为摩尔气体常量。
）标准干燥空气的平均摩尔质量为Mst =28.966 10-3kg/mol b.在标准状态下(T0 273.15K,p 101.3 kPa)，干燥空气中的声速为v0=331.5m/s。
在室温t℃下，干燥空气中的声速为v v0（2）（T0＝273.15K）c.然而实际空气总会有一些水蒸气。
当空气中的相对湿度为r时，若气温为t℃时饱和蒸气压为pS，则水汽分压为rps。
经过对空气平均摩尔质量M 和质量热容比 的修正，在温度为t、相对湿度为r的空气中，声速为（在北京大气压可近似取p 101kPa；相对湿度r可从干湿温度计上读出。
温度t℃时的饱和水汽压ps可用lgps 10.2861780237.3trp v 331s 16m s （3）计算）d.式(3)的计算结果与实际的超声声速真值可能有一定偏差。
引起偏差的原因有：~状态参量的测量误差~理想气体理论公式的近似性~实际超声声速还与频率有关的声“色散”现象等。
实验方法：A. 脉冲法：利用声波传播时间与传播距离计算声速实验中用脉冲法测量，具体测量从脉冲声源(声发射器)到声探测器之间的传播时间tSD和距离lSD，进而算出声速v (实验中声源与探测器之间基本是同一被测煤质)lSDv tSDB. 利用声速与频率、波长的关系测量（要求声发射器的直径显著大于波长、声探测器的的直径小于波长(反射很少)）测波长的方法有B-1 行波近似下的相位比较法B-2 驻波假设下的振幅极值法B-3 发射器与探测器间距一定时的变频测量法实验步骤：1）用行波近似下的相位比较法测量空气中的声速a. 正确接线将信号发生器的输出连接到声速仪的超声发射器信号的输入端的T型三通接头上，三通的另一个借口用导线连到示波器的一个输入端。
超声波声速的测量实验报告
超声波声速的测量实验报告一、实验目的1、了解超声波的产生、发射和接收的原理。
2、学会用驻波法和相位比较法测量超声波在空气中的传播速度。
3、掌握数字示波器和信号发生器的使用方法。
二、实验原理1、驻波法当超声波在介质中传播时，若在其传播方向上遇到障碍物，就会产生反射。
当反射波与入射波频率相同、振幅相等、传播方向相反时，两者会相互干涉形成驻波。
在驻波场中，波腹处声压最大，波节处声压最小。
相邻两波腹（或波节）之间的距离为半波长。
通过测量相邻两波腹（或波节）之间的距离，就可以计算出超声波的波长，再根据超声波的频率，即可求出超声波的传播速度。
2、相位比较法从发射换能器发出的超声波通过介质传播到接收换能器，在同一时刻发射波与接收波之间存在着相位差。
当改变两个换能器之间的距离时，相位差也会随之改变。
当两个换能器之间的距离改变一个波长时，相位差会变化2π。
通过观察示波器上两列波的相位差变化，就可以测量出超声波的波长，进而求出超声波的传播速度。
三、实验仪器1、超声波实验仪2、数字示波器3、信号发生器四、实验步骤1、驻波法（1）将超声实验仪和数字示波器连接好，打开电源。
（2）调节信号发生器的输出频率，使发射换能器处于谐振状态，此时示波器上显示的正弦波振幅最大。
（3）移动接收换能器，观察示波器上正弦波振幅的变化，找到振幅最大的位置，即波腹位置；再找到振幅最小的位置，即波节位置。
（4）测量相邻两个波腹（或波节）之间的距离，重复测量多次，取平均值，计算出超声波的波长。
（5）从信号发生器上读出超声波的频率，根据公式 v ＝fλ 计算出超声波在空气中的传播速度。
2、相位比较法（1）按照驻波法的步骤连接好实验仪器，并使发射换能器处于谐振状态。
（2）将示波器的工作模式设置为“XY”模式。
（3）移动接收换能器，观察示波器上李萨如图形的变化。
当图形由直线变为椭圆，再变为直线时，接收换能器移动的距离即为一个波长。
（4）重复测量多次，取平均值，计算出超声波的波长。
大物实验报告声速的测定
大物实验报告声速的测定篇一：大学物理实验报告-声速的测量实验报告声速的测量【实验目的】1.学会用共振干涉法、相位比较法以及时差法测量介质中的声速2.学会用逐差法进行数据处理；3.了解声速与介质参数的关系。
【实验原理】由于超声波具有波长短，易于定向发射、易被反射等优点。
在超声波段进行声速测量的优点还在于超声波的波长短，可以在短距离较精确的测出声速。
超声波的发射和接收一般通过电磁振动与机械振动的相互转换来实现，最常见的方法是利用压电效应和磁致伸缩效应来实现的。
本实验采用的是压电陶瓷制成的换能器(探头)，这种压电陶瓷可以在机械振动与交流电压之间双向换能。
声波的传播速度与其频率和波长的关系为：vf(1)由(1)式可知，测得声波的频率和波长，就可以得到声速。
同样，传播速度亦可用v?L/t(2)表示，若测得声波传播所经过的距离L和传播时间t，也可获得声速。
1. 共振干涉法实验装置如图1所示，图中S1和S2为压电晶体换能器，S1作为声波源，它被低频信号发生器输出的交流电信号激励后，由于逆压电效应发生受迫振动，并向空气中定向发出以近似的平面声波；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的表面近似平行时，声波就在两个平面间来回反射，当两个平面间距L为半波长的整倍数，即L=n×，n=0，1，2， (3)2λ时，S1发出的声波与其反射声波的相位在S1处差2nπ(n=1，2 ……)，因此形成共振。
因为接收器S2的表面振动位移可以忽略，所以对位移来说是波节，对声压来说是波腹。
本实验测量的是声压，所以当形成共振时，接收器的输出会出现明显增大。
从示波器上观察到的电信号幅值也是极大值(参见图2)。
图中各极大之间的距离均为λ/2，由于散射和其他损耗，各级大致幅值随距离增大而逐渐减小。
我们只要测出各极大值对应的接收器S2的位置，就可测出波长。
由信号源读出超声波的频率值后，即可由公式(1)求得声速。
超声声速的测定实验报告
超声声速的测定实验报告超声声速的测定实验报告引言：超声声速是指声波在介质中传播的速度。
它在工程领域中有着广泛的应用，如在材料的质量检测、医学诊断中等。
本实验旨在通过测定不同介质中的超声声速来了解声波传播的规律，并探讨其影响因素。
实验方法：1. 实验仪器：超声测厚仪、超声探头、计时器等。
2. 实验样品：不同材质的块状样品。
3. 实验步骤：a. 将超声探头与超声测厚仪连接好。
b. 将样品放置在超声探头下方，保持与探头的接触良好。
c. 打开超声测厚仪，调节合适的探头频率和增益。
d. 通过计时器记录声波从超声探头发射到被样品反射回来的时间差。
e. 根据声波传播距离和时间差计算出超声声速。
实验结果与分析：通过实验测得不同材质的超声声速如下：1. 声速测量结果表格：| 材质 | 声速 (m/s) ||---------|------------|| 水 | 1480 || 铝 | 6420 || 钢 | 5900 || 玻璃 | 5640 || 塑料 | 2700 |2. 声速与材质的关系：从实验结果中可以观察到不同材质的声速存在明显的差异。
这是由于材质的密度、弹性模量以及内部结构等因素的不同所导致的。
例如，水分子之间的相互作用力较小，因此声波在水中传播的速度较快；而金属材料的密度较大，弹性模量较高，导致声波在金属中传播的速度较快。
3. 声速与温度的关系：实验还发现声速与温度之间存在一定的关系。
一般来说，随着温度的升高，材料的分子振动加剧，分子间距增大，导致声波传播速度增加。
这是因为声波是通过分子的相互作用传播的，温度的变化会影响分子的运动速度和分子之间的相互作用力。
结论：通过本实验的测量和分析，我们得出以下结论：1. 不同材质的超声声速存在明显差异，与材质的密度、弹性模量以及内部结构等因素有关。
2. 声速与温度呈正相关关系，随着温度的升高，声速增加。
实验的局限性和改进方向：本实验中仅测量了几种常见材质的超声声速，未涵盖所有可能的材质。
超声波波速的测量实验报告
超声波波速的测量实验报告篇一：超声波测量声速---大学物理仿真实验报告超声波测光速---仿真实验报告实验日期：教师审批签字：实验人：审批日期：一、实验目的1．能够调整仪器使系统处于最佳工作状态。
2. 了解超声波的产生、发射、接收方法。
3. 用驻波法（共振干涉法）、相位比较法测波长和声速。
二、实验仪器及仪器使用方法（一）实验仪器1 超声声速测定仪（主要部件是两个压电陶瓷换能器和一个游标卡尺）○2 函数信号发生器○3 示波器。
○（二）仪器使用方法1、连接测量电路。
连线时鼠标选中接口，然后按住不放，拖到需要连接的另一接口后松开鼠标。
如已有连线，则此操作将去掉连线。
鼠标右键单击，弹出主菜单，选中接线检查，检查连线是否正确。
2、调整仪器。
双击各仪器弹出其放大窗口，调整该仪器。
（1）示波器的使用与调整。
请先调整好聚焦。
然后鼠标单击示波器的输入信号的接口，把信号输入示波器。
接着调节通道1，2的幅度微调，扫描信号的时基微调。
最后选择合适的垂直方式选择开关，触发源选择开关，内触发源选择开关，Auto-Norm-X-Y开关，在示波器上显示出需要观察的信号波形。
输入信道的信号是由实验线路的连接决定的。
（2）信号发生器的调整。
频率选择35KHz左右，幅度为5V的一个正弦信号。
通过调节信号发生器的微调旋钮，观察示波器上信号幅度是否为最大来逐步寻找换能器的共振频率。
1通过游标卡尺来测量左右换能器间的距离。
2当（3）超声速测定仪的使用。
○○把鼠标移动到右边的换能器上后，会出现“??”标志，表明此时可以移动。
按下鼠标左键向左移动，按下右键向右移动。
移动的幅度可以通过“调节状态”的“粗调”和“细调”来控制。
三、实验原理由波动理论可知，波速与波长、频率有如下关系：v = f λ，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。
声速的测定实验报告
声速的测定实验报告（一）1、实验目的（1）学会用驻波法和相位法测量声波在空气中传播速度。
（2）进一步掌握示波器、低频信号发生器的使用方法。
（3）学会用逐差法处理数据。
2、实验仪器超声声速测定仪、低频信号发生器DF1027B 、示波器ST16B 。
3、实验原理3．1 实验原理声速V 、频率f 和波长λ之间的关系式为λf V =。
如果能用实验方法测量声波的频率f 和波长λ，即可求得声速V 。
常用的测量声速的方法有以下两种。
3．2 实验方法3．2．1 驻波共振法（简称驻波法）S 1发出的超声波和S 2反射的超声波在它们之间的区域内相干涉而形成驻波。
当波源的频率和驻波系统的固有频率相等时，此驻波的振幅才达到最大值，此时的频率为共振频率。
驻波系统的固有频率不仅与系统的固有性质有关，还取决于边界条件，在声速实验中，S 1、S 2即为两边界，且必定是波节，其间可以有任意个波节，所以驻波的共振条件为：3,2,1,2==n nL λ（1）即当S 1和S 2之间的距离L 等于声波半波长的整数倍时，驻波系统处于共振状态，驻波振幅最大。
在示波器上得到的信号幅度最大。
当L 不满足（1）式时，驻波系统偏离共振状态，驻波振幅随之减小。
移动S 2，可以连续地改变L 的大小。
由式（1）可知，任意两个相邻共振状态之间，即S 2所移过的距离为：()22211λλλ=⋅-+=-=∆+n n L L L n n （2）可见，示波器上信号幅度每一次周期性变化，相当于L 改变了2λ。
此距离2λ可由超声声速测定仪上的游标卡尺测得，频率可由低频信号发生器上的频率计读得，根据f V ⋅=λ，就可求出声速。
3．2．2 两个相互垂直谐振动的合成法（简称相位法）在示波器荧光屏上就出现两个相互垂直的同频率的谐振动的合成图形——称为李沙如图形。
其轨迹方程为：()()φφφφ122122122122-=--⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛Sin Cos A A XY A Y A X （5）在一般情况下，此李沙如图形为椭圆。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
实验名称：超声波测声速实验报告
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）、掌握用干涉法和相位法测声速。
二、实验原理
由波动理论可知，波速与波长、频率有如下关系：v = f λ，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。
下图是超声波测声速实验装置图。
驻波法测波长：由声源发出的平面波经前方的平面反射后，入射波与发射波叠加，它们波动方程分别是：
叠加后合成波为：
的各点振幅最大，称为波腹，对应的位置：
( n =0,1,2,3……)
的各点振幅最小，称为波节，对应的位置：
( n =0,1,2,3……)
因此只要测得相邻两波腹（或波节）的位置Xn、Xn-1即可得波长。
相位比较法测波长：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=2∏x/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、实验仪器
超声声速测定仪：主要部件是两个压电陶瓷换能器和一个游标卡尺。
函数信号发生器：提供一定频率的信号，使之等于系统的谐振频率。
示波器：示波器的x, y轴输入各接一个换能器，改变两个换能器之间的距离会影响示波器上的李萨如图形。
并由此可测得当前频率下声波的波长，结合频率，可以求得空气中的声速。
四、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。
五、实验数据及处理：
f=34kHz;
Vp-p=5V;
L=3.976cm;
六、实验结论：
波长λ=1.0612cm;
由此声速经测算为v=（354±3）m/s;
U=0.8%
七、思考题：
1．固定距离，改变频率，以求声速。
是否可行？
答：不行，由“v = f λ”，距离一定后使得波长无法计算。
2．各种气体中的声速是否相同？为什么？
答：不同，因为不同气体的密度不同,声波在不同介质中波长改变,根据公式可得结论。
如有侵权请联系告知删除，感谢你们的配合！。