大学物理实验超声波声速的测量(含数据)
实验24超声波声速的测量
实验24 超声波声速的测量[实验目的]1．学习用共振干涉法和相位比较法测量超声波的波速。
2．加深对驻波及振动合成等理论知识的理解。
3．了解压电陶瓷换能器的工作原理。
4．培养综合运用仪器的能力。
[实验原理]本实验中，声波频率f 可由信号发生器直接读出，我们只要测出声波波长λ ，就可以由公式ν = f λ 可求出声速ν 。
测量λ 的常用方法有共振干涉法和相位比较法。
一、共振干涉法（驻波法）实验装置如图24-1所示，S 1 和S 2 是两只相同的压电陶瓷超声换能器。
将正弦电压信号接入换能器S 1 ，S 1 将发射出平面超声波。
换能器S 2 接收到超声波信号后，将它转变为正弦电压信号，接入示波器进行观察。
换能器S 2 在接收超声波的同时，还反射一部分超声波。
当S 1 和S 2 端面之间距离x ，恰好等于超声波半波长的整数倍时，即：2λ⋅=n x ),2,1( =n （24-1）在S 1 和S 2 之间的区域内将因干涉而形成驻波。
由于波节两侧质点的振动反相，所以在纵波产生的驻波中，波节处介质的疏密变化最大，声压最大，转变为电信号时，将会有幅值最大的电信号。
本实验中S 1 为波节，固定S 1 ，连续移动S 2 ，增大S 2 与S 1 的间距x ，每当x 满足（24-1）式时，示波器将显示出幅值最大的电压信号，记录这些波节（S 2）的坐标，则两个相邻波节之差即为半波长。
二、相位比较法实验装置如图24-1所示，S 1 发出的超声信号经空气传播到达接收器S 2 ，S 2 接收的信号与S 1 发射的信号之间存在相位差Δφx λπϕ2=∆ （24-2）本实验中，把S 1 发出的信号直接引入示波器的水平输入，并将S 2 接收的信号引入示波器垂直输入。
这样，对于确定的间距x ，示波器上将有两个同频率、振动方向相互垂直、相位差恒定的两个振动进行合成，从而形成李萨如图形。
连续移动S 2 ，增大S 2 与S 1 的间距x ，可使相位差变化。
超声波的声速测量实验报告
超声波的声速测量实验报告超声波的声速测量实验报告引言：超声波是一种频率高于人耳可听到的声波。
它在许多领域中有着广泛的应用，如医学、工业、测量等。
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。
实验目的：1. 了解超声波的基本特性和传播规律；2. 掌握超声波声速的测量方法；3. 研究不同介质对超声波传播速度的影响。
实验装置与材料：1. 超声波发生器2. 超声波接收器3. 信号发生器4. 水槽5. 不同介质样品（如水、玻璃、金属等）6. 计时器7. 数据记录表实验步骤：1. 将超声波发生器和接收器固定在水槽的两侧，使其距离相等，并与信号发生器相连。
2. 将水槽中注满水，并调整信号发生器的频率，使得超声波在水中传播。
3. 启动计时器，记录超声波从发生器到接收器的传播时间。
4. 重复步骤2和3，分别使用不同介质样品（如玻璃、金属）替代水，记录传播时间。
实验结果与分析：通过多次实验测量，我们得到了不同介质中超声波传播的时间数据。
根据声波传播的基本原理，我们可以计算出声速。
根据实验数据，我们可以得出以下结论：1. 不同介质对超声波传播速度有显著影响。
在水中，超声波传播速度较快；而在玻璃和金属等固体介质中，传播速度明显更快。
2. 这是因为声速与介质的密度和弹性模量有关。
在固体介质中，原子或分子之间的相互作用力较大，导致声速较高；而在液体介质中，分子之间的相互作用力较弱，导致声速较低。
3. 此外，超声波在不同介质中的传播路径也会受到影响。
在液体中，超声波的传播路径相对较直，而在固体中，由于晶格结构的存在，超声波会发生折射和反射，导致传播路径变化，进而影响传播速度。
实验误差与改进：在实验过程中，可能存在一些误差，如仪器误差、操作误差等。
为减小误差，我们可以采取以下措施：1. 保持实验环境稳定，避免温度和湿度等因素对实验结果的影响。
2. 使用精确的计时器，并进行多次测量取平均值，以提高数据的准确性。
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。
超声声速测量实验报告
超声声速测量实验报告实验目的：通过测量超声波在介质中传播的时间，计算出声速。
实验原理：超声波是指频率高于人耳能听到的最高频率20kHz 的声波。
在实验中，可以用超声波测量仪测量超声波在不同介质中传播的时间，通过已知距离除以时间，可以得到声速。
实验装置：超声波发生器、超声波接收器、示波器、计时器、测量尺。
实验步骤：1. 将超声波发生器和超声波接收器连接到示波器上，并将示波器调节到合适的显示范围。
2. 使用测量尺测量超声波在空气中的传播距离，并记录下来。
3. 打开超声波发生器和接收器的电源开关，并调节超声波频率和强度。
4. 用计时器测量超声波从发生器发出到接收器接收到的时间，并记录下来。
5. 将超声波发生器和接收器放入水中，重复步骤2-4，分别测量超声波在水中的传播距离和时间。
6. 用已知的距离除以测得的时间，即可得到声速。
实验数据记录：- 空气中传播距离：30cm- 空气中传播时间：2.5ms- 水中传播距离：30cm- 水中传播时间：1.5ms实验结果计算：- 空气中声速 = 空气中传播距离 / 空气中传播时间- 水中声速 = 水中传播距离 / 水中传播时间实验结果分析：通过计算，得到空气中声速和水中声速的数值，可以发现水中声速比空气中声速要大。
这是因为声速与介质的密度和弹性有关，水的密度比空气大，所以声速也相应增加。
实验误差和改进：1. 计时器的误差：计时器的精度可能会带来一定的误差，可以尝试使用更精确的计时器进行测量。
2. 超声波的发射角度：超声波的传播方向可能会受到发射角度的影响，应尽量保证超声波直线传播。
3. 环境因素的干扰：实验室中可能存在其它声音的干扰，可以选择较为安静的环境进行实验。
实验总结：通过超声声速测量实验，我们可以通过测量超声波在介质中传播的时间，计算出声速。
这个实验可以帮助我们了解声波在不同介质中的传播特性，以及介质对声速的影响。
同时，实验中应注意排除干扰因素，保证实验结果的准确性。
大学物理实验声速测量实验报告
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v f fv λ=f λf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。
波是振动状态的传播，也可以说是位相的传播。
大学物理仿真实验实验报告 超声波测声速
大学物理仿真【2 】实验实验报告实验日期：实验者：班级：学号：超声波测声速一实验道理由波动理论可知,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.本实验经由过程低频旌旗灯号产生器掌握换能器,旌旗灯号产生器的输出频率就是声波频率.声波的波长用驻波法（共振干预法）和行波法（相位比较法）测量.下图是超声波测声速实验装配图.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,它们波动方程分离是：叠加后合成波为：的各点振幅最大,称为波腹,对应的地位：( n =0,1,2,3……)的各点振幅最小,称为波节,对应的地位：( n =0,1,2,3……)二实验仪器1）声速的测量实验仪器包括超声声速测定仪.函数旌旗灯号产生器和示波器2）超声声速测定仪重要部件是两个压电陶瓷换能器和一个游标卡尺.3）函数旌旗灯号产生器供给必定频率的旌旗灯号,使之等于体系的谐振频率.4）示波器示波器的x, y轴输入各接一个换能器,转变两个换能器之间的距离会影响示波器上的图形.并由此可测得当前频率下声波的波长,联合频率,可以求得空气中的声速.三实验内容1．调剂仪器使体系处于最佳工作状况.2．用驻波法（共振干预法）测波长和声速.3．用相位比较法测波长和声速.*留意事项1．确保换能器S1和S2端面的平行.2．旌旗灯号产生器输出旌旗灯号频率与压电换能器谐振频率f0保持一致.三数据记载与处理1．基本数据记载谐振频率=33.5kHz2．驻波法测量声速表1 驻波法测量声速数据λ的平均值：==∑=6161i i λλ 1.0585（cm ）λ的不肯定度：)1()(612--=∑=i i S i i λλλ＝0.002（cm ）因为,λi = (1i+6-1i ) /3,Δ仪=0.02mm 所以,＝仪∆=332λu 0.000544（cm ）=+=22λλλσu S 0.021（mm ） 盘算声速：50.354==λυf （m/s ）盘算不肯定度：(m/s)3)()((kHz)2.03%122=+==⨯=f f f f λσσσσλυ实验成果表示：υ=（354±3）m/s ,=0.8%3． 相位比较法测量声速表2 相位比较法测量声速数据（相位变换2π）λ的平均值：==∑=7171i i λλ 1.1041（cm ）λ的不肯定度：)1()(712--=∑=i i S i iλλλ＝0.002（cm ）因为,λi = (1i+7-1i ) /7,Δ仪=0.02mm 所以,＝仪∆=372λu 0.000233（cm ）=+=22λλλσu S 0.020（mm ） 盘算声速：31.353==λυf （m/s ）盘算不肯定度：(m/s)3)()((kHz)2.03%122=+==⨯=f f f f λσσσσλυ实验成果表示：υ=（353±3）m/s ,B=0.8%四 实验结论1 应用驻波法测得声速为υ=（354±3）m/s2 应用相位法测得声速为υ=（353±3）m/s五 实验思虑题1．固定距离,转变频率,以求声速.是否可行？答： 能.因为v = f λ,已知频率f,并且波长λ也能经由过程示波器图像读 出所以可以用驻波法测量出声速.4）各类气体中的声速是否雷同？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.。
超声波测量声速实验报告
超声波测量声速实验报告一、实验目的本实验旨在通过超声波测量声速，加深对声波传播特性的理解，并掌握相关实验技术和数据处理方法。
二、实验原理超声波是一种频率高于 20000 赫兹的声波，其在介质中传播的速度与介质的性质有关。
在本实验中，我们利用超声波的反射和接收来测量声速。
根据声波的传播速度公式：＄v ＝fλ$，其中＄v$ 为声速，＄f$ 为声波频率，＄λ$ 为波长。
我们通过测量超声波的频率＄f$ 和波长＄λ$，即可计算出声速。
超声波的频率可以通过信号发生器直接读取，而波长的测量则通过测量相邻两个波峰（或波谷）之间的距离来实现。
三、实验仪器1、超声波发射与接收装置2、信号发生器3、示波器4、游标卡尺四、实验步骤1、连接实验仪器将超声波发射与接收装置、信号发生器和示波器正确连接。
2、调节信号发生器设置合适的频率和幅度，使超声波发射装置正常工作。
3、测量超声波频率在信号发生器上直接读取输出的超声波频率。
4、测量波长移动接收装置，在示波器上观察到稳定的波形。
使用游标卡尺测量相邻两个波峰（或波谷）之间的距离，多次测量取平均值，得到波长。
5、记录数据将测量得到的频率和波长数据记录下来。
6、重复实验为了减小误差，重复进行多次实验，获取多组数据。
五、实验数据及处理实验次数频率（kHz）波长（mm）声速（m/s）1 400 820 32802 400 815 32603 400 818 32724 400 822 32885 400 816 3264平均值 400 818 3272计算平均值：频率平均值＄f_{平均} ＝ 400$ kHz波长平均值＄λ_{平均} ＝ 818$ mm声速平均值＄v_{平均} ＝ f_{平均}×λ_{平均} ＝400×10^3×818×10^｛－3} ＝ 3272$ m/s六、误差分析1、仪器误差信号发生器和示波器的精度有限，可能导致频率和波长测量的误差。
超声波声速的测量实验报告
超声波声速的测量实验报告引言超声波声速的测量是物理实验中的常见实验之一。
本实验通过使用超声波测量仪器，测量不同介质中超声波的传播速度，从而了解不同介质的声学特性。
本实验报告将详细介绍实验所使用的设备、实验步骤、数据处理方法以及结果分析。
实验设备本实验使用的设备和材料如下： - 超声波测量仪器 - 不同介质（如水、油等） - 计时器 - 传声器实验步骤1.准备工作：将超声波测量仪器连接到电源，并将传声器连接到仪器上。
2.预热：打开超声波测量仪器，等待一段时间，使其达到稳定工作状态。
3.校准：使用已知声速的介质（如水），进行仪器的校准。
将传声器放入介质中，启动测量仪器并记录测量结果。
4.实验测量：选择其他不同介质（如油），将传声器放入介质中，启动测量仪器并记录测量结果。
5.重复测量：为确保准确性，重复步骤4多次，并取平均值作为最终测量结果。
数据处理方法通过实验测量得到的数据，可以计算出超声波在不同介质中的传播速度。
处理数据的方法如下： 1. 数据记录：将每次实验测量得到的数据记录下来，包括介质种类和测量结果。
2. 平均值计算：对于每个介质，将多次测量结果求平均值，得到该介质的声速。
3. 不确定度分析：根据实验数据的重复性，计算每个介质声速的不确定度，并进行数据误差分析。
4. 结果比较：将不同介质的声速结果进行比较，分析其差异和原因。
结果分析根据实验测量得到的数据和数据处理方法，可以得到不同介质中超声波的传播速度。
通过比较不同介质的声速结果，可以得出以下结论： 1. 不同介质的声速差异较大，这是因为介质的密度和弹性模量等性质不同所致。
2. 液体介质的声速通常比气体介质的声速高，这是因为液体分子之间的相互作用力较大。
3. 通过对不同介质声速的测量和比较，可以进一步了解介质的声学特性，对实际应用具有一定的指导意义。
总结本实验通过使用超声波测量仪器，测量不同介质中超声波的传播速度，并进行数据处理和结果分析。
大学物理实验声速测量实验报告(1)
大学物理实验声速测量实验报告(1)大学物理实验声速测量实验报告一、实验目的本实验的主要目的是通过测量声波的传播时间和距离，计算出空气中的声速，并且借此掌握声波在介质中传播的相关知识和技能。
二、实验原理声波的传播速度与介质密度、压强以及温度有关。
本实验中，通过一段已知长度的玻璃耳管和可以发出超声波的脉冲发生器，将脉冲信号通过耳管传输到另一端，在经过接收装置后产生回响信号，并自动停止脉冲发生，记录下声波传播的时间t。
同时，测量被测介质温度以及用光学仪器测量出耳管长度L，即可利用以下公式计算出声速v：v=2L/t三、实验仪器超声波发生器、玻璃耳管、声波接收器、计时器、光学仪器、温度计等。
四、实验步骤1.将玻璃耳管放置在实验台上，测量其长度L；2.将发生器与接收器分别连接到耳管的两端，使其相离5cm左右，打开发生器的电源；3.按下发生器上的按钮，让发生的声波波段传输至接收器，并记录下传输时间t；4.多次重复上述步骤，取平均值，得到声波传播时间t及其标准差；5.测量被测介质温度；6.利用公式v=2L/t计算出声速，写入实验记录表中。
五、实验注意事项1.实验中要注意保持实验环境的安静和稳定，防止外界干扰；2.使用超声波发生器时要确保其正确接线，并调整合适的发射频率以避免信号干扰；3.测温时要注意温度计的准确度和可靠性。
六、实验结果及分析本实验中取得的数据如下：玻璃耳管长度L=0.35m声波传播时间t=0.002s被测介质温度T=25℃根据公式v=2L/t，代入上述数据可得声速v=350m/s。
与理论值相比较，误差很小，说明实验数据的可靠性比较高。
七、实验结论通过本实验的探究，可以得出空气中声速的测量值，并且掌握了声波在介质中传播的相关知识和技能。
在实验中要吸收并掌握科学的实验方法，注意数据积累与分析过程中的细节，以得到准确的结论。
大学物理实验超声波声速的测量(含数据)
大学物理实验超声波声速的测量(含数据)
一、实验目的
1、测量水中超声波的传播速度；
二、实验器材
2、水槽；
3、测量卡尺。
三、实验原理
超声波声速可以通过测量超声波在介质中传播的时间和距离来确定。
假设超声波在水中的传播速度为v，声波从超声波发射器发出后，在经过水中的传播距离L后，到达超声波接收器所需的时间为t，则有：
v = L/t
四、实验步骤与数据处理
1、将超声波发射器和接收器分别固定在水槽的两侧边缘，距离为L = 100.0 cm。
2、开始实验前，先开启超声波声速测量仪，待其进入正常工作状态后再进行后续步骤。
3、将水箱中的水注满，保证水面平整，不产生涟漪。
4、在超声波声速测量仪屏幕上调节并观察渐进式扫描波形直到找到超声波信号。
然后在屏幕上调节幅度使其在2/3波形范围内。
这个范围内的任何波形变化都可能导致声波时间测量误差。
5、在超声波声速测量仪屏幕上记录观察到的第一个波峰（应为正弦波的正向部分）的位置，这标志着声波的发射时刻。
7、重复实验三次，并将每组实验数据记录在下表中。
实验次数时间t（ms）
1 0.270
2 0.267
3 0.269
8、计算各次实验的平均时间t和超声波速度v：
t = (0.270 ms + 0.267 ms + 0.269 ms) / 3 = 0.269 ms
五、实验结论
本实验测量得到的水中超声波的传播速度为3.72 km/s。
实验结果和实际值（约为1.5 km/s）存在较大的偏差，可能是由于实验误差和水中的水质、温度等因素的影响。
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... 超声波声速的测量
实验目的
(1) 进一步熟悉示波器的基本结构和原理。
(2) 了解压电换能器的功能，加深对驻波及振动合成等理论知识的理解。
(3) 学习几种测定声波传播速度的原理和方法。
声波是一种弹性媒质中传播的纵波，波长、强度、传播速度等是声波的重要参数，超声波是
频率大于20 kH 的机械
波，本实验利用声速与振动频率 f 和波长λ之间的关系v = λ f 来测量超声波在空气中的传播速度。
SV5 型声速测量组合实验仪（含专用信号源），可以做时差法测定超声波传播速度的实验；配以示波器可完成利用
共振干涉法，双踪比较法和相应比较法测量声速的任务。
本声速测量仪是利用压电体的逆压电效应而产生超声波，利用
正压电效应接收超声波，测量声速的四种实验方法如下：（由于声波频率可通过声源的振动频率得出，所以测量声波波
长是本实验主要任务。
）
双踪相位比较法
直接比较发信号和接收信号，同时沿传播方向移动接受器位置，寻找两个波形相同的状态可测出波长
数据采集与处理(f=37 kHz)
接收器位置
序号
1 2 3 4 5 6
接收器位置
1
5．540 6．453 7．394 8．340 9．265 10．190
接收器位置
2
11．130 12．068 12．995 13．925 14．860 15．806
xj =xi+6 -xi
/mm
5．590 5．615 5．601 5．585 5．595 5．616
λ9.32 9.36 9.34 9.31 9.33 9.36。