水中声速的测量
水中声速测量实验注意事项
水中声速测量实验注意事项水中声速是指声波在水中传播的速度。
测量水中声速是许多物理实验中常会进行的一个实验，具有重要的研究意义。
然而，在进行水中声速测量实验时，我们需要注意一些事项，以确保实验的准确性和安全性。
首先，实验过程中应注意实验环境的稳定性。
水中声速受到温度、压力和盐度等因素的影响。
因此，在进行实验前，我们需要确保实验室的温度、压力和盐度等环境参数保持稳定。
这可以通过使用恒温恒压设备和纯净水等手段来实现。
其次，实验中需要使用适当的声源和接收器。
声源是产生声波的装置，一般使用振荡器或扬声器等设备。
而接收器则是接收声波信号的装置，一般使用微弱电压信号的传感器或麦克风等设备。
在选择声源和接收器时，我们需要考虑其频率响应特性和灵敏度等因素，以确保在不同频率范围内都能准确地测量声速。
另外，实验中还需要注意信号的传输和处理。
声速测量实验通常使用时差法或频率法进行。
时差法是通过测量声波从声源到接收器的传播时间来计算声速。
频率法是通过测量声波频率的变化来计算声速。
在进行实验时，我们需要选择合适的测量方法，并确保信号的传输和处理过程中没有干扰，以保证测量结果的准确性。
此外，实验中还需要注意测量的精度和准确性。
为了提高测量的精度，我们可以采用多次测量的方法，并计算平均值。
同时，我们还可以选择适当的测量范围和采样频率，以确保在实验中能够测得足够多的数据点。
此外，还可以使用校准装置对测量设备进行定标，以提高测量的准确性。
最后，实验中还需要注意安全问题。
水中声速测量实验需要使用水槽或其他容器来存放水。
在操作过程中，我们需要注意水槽的稳定性和密封性，以防止水的泄露或溅出。
同时，实验中可能会使用电源和电路等设备，我们需要遵守相关的安全操作规范，确保实验安全进行。
综上所述，水中声速测量实验是一项重要的物理实验，但在进行实验时需要注意一些事项，以保证实验的准确性和安全性。
这包括注意实验环境的稳定性、选择合适的声源和接收器、保证信号的传输和处理的准确性、提高测量的精度和准确性、以及注意实验的安全问题。
实验41声光衍射法测定液体中的声速
实验41 声光衍射法测定液体中的声速实验41 声光衍射法测定液体中的声速一、实验目的1.掌握声光衍射现象及其原理。
2.学习使用激光器和声源，通过实验测量液体中的声速。
3.学习如何分析和处理实验数据，进一步提高实验操作技巧和数据处理能力。
二、实验原理声光衍射是一种特殊的衍射现象，当声波在液体中传播时，会产生周期性的密度变化，进而引起介质的折射率变化。
这种折射率变化会导致光波的衍射，即声光衍射。
声光衍射现象中，声波和光波相互耦合，形成了纵向的调制信号。
通过测量衍射光的斑点位置，可以确定声波在液体中的传播速度。
本实验采用激光器和声源进行测量。
激光器产生一束单色光，通过光学系统分为两束，一束作为参考光束，另一束作为衍射光束。
声源产生超声波，通过换能器将电信号转换为声信号，并传递到液体样品中。
在样品中传播的声波引起液体密度的周期性变化，进而导致衍射光束的衍射。
通过测量衍射光斑的位置，可以计算出声波在液体中的传播速度。
三、实验步骤1.准备实验器材：激光器、光学系统、声源、换能器、液体样品、测量尺、计算机等。
2.搭建实验装置：将激光器产生的单色光通过光学系统分为两束，一束作为参考光束，另一束通过换能器和液体样品作为衍射光束。
在样品中传播的声波引起液体密度的周期性变化，导致衍射光束的衍射。
3.启动实验程序：打开计算机，进入实验程序。
设置激光器的频率、功率等参数，同时设置声源的频率、幅度等参数。
4.进行实验测量：开启激光器和声源，观察衍射现象。
记录衍射光斑的位置和大小，可以通过测量尺进行手动测量或通过计算机进行自动测量。
重复测量多次以获取可靠的实验数据。
5.处理实验数据：将实验数据输入计算机，使用数据处理软件进行数据处理和分析。
通过拟合实验数据，可以得到声波在液体中的传播速度。
6.清理实验现场：实验结束后，关闭激光器和声源等设备，并将实验现场清理干净。
四、实验结果与分析1.实验结果：通过实验测量和数据处理，得到声波在液体样品中的传播速度v（单位：m/s）。
工作报告之水中声速测量实验报告
水中声速测量实验报告【篇一：实验报告声速的测定】实验报告声速的测定-驻波法测声速2013301020142吴雨桥13级弘毅班物理科学与技术学院本实验利用超声波采用驻波法来测定空气中的声速。
【实验目的】(1)学会用驻波法测定空气中的声速。
(2)了解压电换能器的功能，熟悉低频信号发生器和示波器的使用。
(3)掌握用逐差法处理实验数据。
【实验器材】声波驻波仪、低频信号发生器、数字频率计、毫伏表、示波器、屏蔽导线。
【仪器介绍】声波驻波仪如图所示，在量程为50cm的游标尺的量爪上，相向安置两个固有频率相同的压电换能器。
移动游标及借助其微动装置就可精密地调节两换能器之间的距离l。
压电换能器是实现声波（机械振动）和电信号相互转换的装置，它的主要部件是压电陶瓷换能片。
当输给一个电信号时，换能器便按电信号的频率做机械振动，从而推动空气分子振动产生平面声波。
当它受到机械振动后，又会将机械振动转换为电信号。
压电换能器s1作为平面声波发射器，电信号由低频信号发生器供给，电信号的频率读数由数字频率计读出；压电换能器s2作为声波信号的接收器被固定于游标尺的附尺上，转换的电信号由毫伏表指示。
为了在两换能器的端面间形成驻波，两端面必须严格平行。
【实验原理】两列振幅相同传播方向相反的相干波叠加形成驻波，它不受两个波源之间距离等条件的限制。
驻波的强度和稳定性因具体条件的不同有很大差异。
只有当波源的频率和驻波系统的固有频率相等时，驻波振幅才达到最大值，该现象称为驻波共振。
t 等于任一温度时，声波在理想气体中的传播速度为v=v0 1+??273.15式中v0=331.45m???1，它为0℃时的声速，t为摄氏温度。
由上式可以计算出t等于任意温度时，声波在理想气体中的传播速度。
【实验内容】(1)仪器接线柱连接。
用屏蔽导线将压电换能器s1的输入接线柱与低频信号发生器的输出接线柱连接，用屏蔽导线将压电换能器s2的输出接线柱与毫伏表的输入接线柱连接，再将低频信号发生器的输出端与数字频率计的输入端相连。
水中声速的测量
２１ ０ １年 １月
物 理 实 验
ＰＨ ＹＳ１ ＣＳ ＥＸ ＰＥＲＩ ＥＮ Ｔ Ａ ＴＩ Ｎ Ｍ Ｏ
Ｖｏ ． １ Ｎｏ １ Ｉ３ ．
Ｊｎ ，０ １ ａ ． ２ １
水 中声 速 的 测 量
邢 键 ， 晶 华 孙
（ 尔 滨 工 程 大 学 物 理 实 验 教 学 中 心 ，黑 龙 江 哈 尔滨 １ ０ ０ 哈 ５ ０ １
５ 结 论
本 文将 大学 物理 实验 中声 速测量 实验 通过 实
４ 实 验 结 果
实验 时 ， 电子 天平 称 出等 质 量 Ｎａ １然 后 用 Ｃ， 放 入水槽 中搅拌 均匀 ， Ｎａ １ 于 水后 ， 行 测 待 Ｃ 溶 进 量．由于 水 中声 速 约 为 空气 中 的 ３倍 ， 因此 采 用
验 仪器 的简 单扩 展 ， 用 驻 波 法 和 相位 法 对 水 中 采
２ 实 验 装 置
在原声 速测 量实 验 装 置 的基 础 上 ， 计制 作 设 了与 Ｚ ＫＹ—Ｓ 型超声 声速测 定 仪相 配 套 的实验 ＳＡ
用水槽 ， 进 后 的实验装 置如 图 １ 示． 改 所
换 能 器 Ｓ 之 间的距 离 Ｌ恰 好 等于 半 波长 的 整数
倍， 即
１ 引 言
声速 的测 量是 大学 物理实 验 中一 个重要 的综 合性 实验 ．实验 的 主要 目的是 让学 生 了解声 波 ］ 在空气 中的传 播速 度及 声速 与气体状 态参 量之 间
３ 实验 原 理
根 据波 动学理 论 ， 速与 频率 、 声 波长 的关系
ｖ Ａ ＝ ｆ 速 ． ３ １ 用 驻 波 法 测 量 海 水 声 速 ． （） １
驻波法对液体中声速的测量研究
驻波法对液体中声速的测量研究
近年来，随着科学技术的发展，液体中声速的测量技术也取得了长足的进步。
其中，基于驻波法的液体中声速测量技术受到了广泛的关注。
驻波法是一种基于声学原理的测量技术，它可以通过测量液体中的驻波来测量
液体中的声速。
驻波法的原理是，当声波在液体中传播时，会产生一种称为“驻波”的现象，即声波在液体中传播时会产生一种持续的振动，这种振动的频率可以用来测量液体中的声速。
驻波法测量液体中声速的具体步骤是：首先，将一个发声装置放置在液体中，
然后发出声波，声波在液体中传播时会产生驻波，接着，使用一个探头来测量液体中的驻波，最后，根据测量出来的驻波频率来计算液体中的声速。
驻波法测量液体中声速的优点是：它可以准确测量液体中的声速，而且测量过
程简单，不需要复杂的设备，可以在实验室中进行，而且测量结果可靠。
总之，基于驻波法的液体中声速测量技术是一种准确、简单、可靠的测量技术，它可以为科学家们提供准确的液体中声速测量数据，为科学研究和工程应用提供重要的参考。
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。
相位比较法测量水中的声速实验数据
相位比较法测量水中的声速实验数据一、前言声速是指声波在介质中传播的速度，是声波能在单位时间内在介质中传播的距离。
声速的测量对于研究声波在不同介质中的传播特性、地震勘探、水声通信等领域具有重要意义。
在本文中，我们将介绍一种常用的测量水中声速的方法——相位比较法，以及对应的实验数据及分析。
二、相位比较法测量水中的声速实验原理相位比较法是一种常用的测量声波在介质中传播速度的方法，其原理基于相位差和频率之间的关系。
在水中，声波的传播速度可以通过测量信号的相位差来间接计算得到。
实验中，首先需要准备两个声源，在水中以一定的频率发出声波信号，然后在一定距离的地方设置接收器来接收信号。
通过测量这两个信号的相位差，结合声波的频率，就可以计算出水中声速的数值。
三、相位比较法测量水中的声速实验装置为了进行相位比较法测量水中的声速实验，我们需要准备以下实验装置：1. 声源：用于在水中发出声波信号的装置，通常采用压电陶瓷发射器。
2. 接收器：用于接收水中传播的声波信号，通常采用压电陶瓷传感器。
3. 频率计：用于测量声波信号的频率。
4. 相位差测量装置：用于准确测量两个信号之间的相位差，可以采用示波器等设备。
四、实验步骤及数据收集1. 在实验装置中，分别设置好声源和接收器，并保证其在水中的位置固定。
2. 调节声源和接收器的距离，使其处于一定距离之间。
3. 发出声波信号，并通过频率计测量声波的频率。
4. 通过相位差测量装置测量两个信号之间的相位差。
5. 重复以上步骤多次，记录下不同距离下的声波频率和相位差数据。
五、实验数据分析通过上述实验步骤收集到的声波频率和相位差数据，我们可以进行数据分析，计算出水中声速的数值。
根据相位比较法的原理，声速可以由相位差和频率计算得出，具体计算公式如下：声速 = 频率× 波长/ (2π × 相位差)利用实验收集的数据，结合上述公式，我们可以计算出水中声速的数值，并进行数据处理和分析，得到实验结果。
声速测定实验报告数据
声速测定实验报告数据声速测定实验报告数据引言：声速是指在某种介质中传播的声波的速度，是声波传播的基本物理量。
声速的测定在物理实验中是一项重要的实验内容。
本文将以实验报告的形式，详细介绍声速测定实验的数据和结果。
实验目的：本实验的目的是通过测定不同介质中的声速，了解声波在不同介质中的传播特性，并探究声速与介质性质之间的关系。
实验装置和方法：实验装置主要包括声源、示波器、计时器和介质容器。
首先，在容器中注入不同介质，如空气、水和固体材料。
然后，将声源放置在容器的一端，示波器和计时器放置在另一端。
通过声源产生的声波在介质中传播，示波器接收到声波信号后，计时器开始计时。
通过测量声波传播的时间和介质的长度，可以计算出声速。
实验数据和结果：1. 空气中的声速测定在容器中注入空气后，测量容器的长度为30cm。
实验中测得声波传播的时间为0.02秒。
根据声速的计算公式：声速=介质长度/传播时间，代入数据计算得到空气中的声速为1500m/s。
2. 水中的声速测定将容器中的介质更换为水，测量容器的长度为20cm。
实验中测得声波传播的时间为0.01秒。
根据声速的计算公式，计算得到水中的声速为2000m/s。
3. 固体材料中的声速测定选取一块固体材料放入容器中，测量容器的长度为10cm。
实验中测得声波传播的时间为0.005秒。
根据声速的计算公式，计算得到固体材料中的声速为2000m/s。
讨论和分析：通过实验数据可以看出，不同介质中的声速是不同的。
空气中的声速最低，水中的声速较空气高，而固体材料中的声速最高。
这是因为声波在不同介质中的传播速度受到介质的密度和弹性模量等因素的影响。
空气的密度较低，弹性模量也较小，所以声速较低；水的密度较大，弹性模量也较大，所以声速较高；而固体材料的密度和弹性模量都远远大于空气和水，因此声速最高。
此外，通过实验还可以发现，声速与介质的性质有一定的关系。
一般来说，介质的密度越大，声速越大；介质的弹性模量越大，声速越大。
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水中声速的测量
邢键，孙晶华
（哈尔滨ｘ－：，ｔｔ大学物理宴验教学中心，黑龙江哈尔滨１５０００ 摘要：将空气中声速测量实验进一步拓展至水中声速的蒯量，阐述７水中声速测量的 原理、实验仪器、测量方法置妾验姑果．将ＮａＣｌ溶于水中，制成不时浓度的盐水模拟海水，
参考文献：
【１】孙品华，梁艺军，关春颖等．大学物理实验教程【Ｍ】．北京：国防工业出版社，２００９． 【２】ＱＩＡＯ Ｃｈｕｎｊｉｅ，ＷＡＮＧ
Ｙｕｅｋｅ，ＺＨＯＮＧ Ｘｉａｏｐｅｎｇ．Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｉｎ Ｓｅａｗａｔｅｒ ｂｙ Ｕｓｉｎｇ Ｃｈｉｒｐ
图３实验结果（ｆ＝３６．９６８ ｋＨｚ，室温ｔ＇＝２２．２＂Ｃ）
—－８９＿一
第六届全国高等学校物理实验教学研讨会论文集（下）
实验结果表明，纯水中的声速为１４７８．２ｍ／ｓ，从图３可以看出水中声速随着ＮａＣＩ浓度的 增加而增加，与文献【４】中的数值相当。实验误差主要来源于数据资源不如在空气中测量的 充分。
实验用水。ｔ‰。
，７
幽～
可知，测出卢波的频率，与波长＾，即可由式（１８４）算山声述ｖ。 ２．１用驻波法测量海水声速 根据驻波方程。印
Ｚ嗣豫神
（１）
，：Ｍ＋北：（２Ａｃ。ｓ孚咖。ｓ“
＾
（２）
第六届全国高等学校物理实验教学研讨会论文集（下）
式中，彳为声源振幅；∞为角频率；２ｎｘ，ｌ为由于波动传播到坐标ｘ处（，时刻）引起的位相 变化。 由波腹（或波节）条件可知，相邻两个波腹（或波节）问的距离为，１１２，当发射换能器 Ｓｌ和接收换能器Ｓ２间的距离￡恰好等于半波长的整数倍，即
３
实验结果
实验时，用电子天平称出等质量ＮａＣＩ，然后放入水槽中搅拌均匀，待ＮａＣＩ溶于水后，
进行测量。由于水中声速约为空气中的三倍，因此对于采用驻波法测量相邻两个波腹（或波 节）间的距离较大，而采用相位法测量某方向的直线状态连续出现两次则需移动接收换能器 ｓ２的距离更大，并且由于换能器支架距离有限，所以测量数据有限，应从第一次出现现象时， 就开始记录数据，以提高测量精度。
水中声速的测量
作者： 作者单位： 邢键， 孙晶华 哈尔滨工程大学 物理实验教学中心 黑龙江 哈尔滨 150001
本文链接：/Conference_7311668.aspx
４
结论
本文将大学物理实验中声速测量实验通过实验仪器的简单扩展，采用驻波法和相位法对
水中声速进行了测量。用不同浓度ＮａＣＩ溶液的模拟海水，测量不同浓度下的声速。拓展后 的声速测量实验，进一步拓宽了学生的视野，对于学生了解声纳技术的应用及研究现状、熟 悉声波在海水中传播的物理规律、掌握海水中声速的测量方法提供了坚实的基础。
Ｓｉｇｎａｌｓ［Ｊ］．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ
ｏｆ ｔｈｅ ８ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ
Ｏｎ
Ｔｅｓｔ
ａｎｄ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，Ｖｏｌｕｍｅ ３：１２０３—１２０６，２００９．
【３】李奥华，王惠．超声波探伤【Ｍ】．北京：中国锅炉压力容器安全杂志社，２０００． 【４】４康崇，关春颖，黄宗军等．大学物理实验【Ｍ】．哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，２００７．
Ｈｊ方法。我校专业以船海为特色，理工类绝人多数专业都与船海相关，因此在大学物理实验 中开展声波在海水中传播特性的综合性实验，让大多数与船海专业相芙的学生在低年级就能 通过物理实验了解声纳技术的应埘及研究现状、熟悉声波在海水中传播的物理规律、掌握海
水中声速的测量方法将具有十分重要的意义。
１
实验装置 在原声述测最实验裟置的基础上，设计制作了与ＺＫＹ－ＳＳＡ型超声声速测定仪相配套的
半猡０黠汰戢０彩
△９＝０ ｚｘｇ＝丌／４ Ａ９＝丌／２ Ａ９＝３ ｎ／４ △尹；＂Ｉｔ Ａ尹＝５ ｎ／４ Ａ９＝３兀尼 ＡＰ－－７ ｎ／４
图２相位差不同时的李萨如图 当接收器和发射器的距离变化等于一个波长时，则发射与接收信号之间的相位差也正好 变化一个周期（即△妒＿２而，相同的图形就会出现。反之，当准确观测相位差变化一个周期时 接收器移动的距离，即可得出其对应声波的波长工，再根据声波的频率，即可求出声波的传 播速度。
对不同盐分的嗨水”中的声速进行了剥量．结果表明，随着海水盐度的增加，声速也增加．
关键词：声速；模拟海水，测量
中图分类号：０４－３３ 文献标识码：Ａ
声速的测量是＾学物理实验中一个重要的综台性实验【Ｉ】。实验的主要ｇｌ的是让学生通过
这个实验了解声波在空气中的传播速度及声速与气体状态参数之问的芙系．掌握示波器的使
Ｌ＝ｎ。２／２（，间，ｌ，２，３…）
（３）
时，声振幅为极大值。随着信号幅度的每一次周期性的变化，ＳＩ与Ｓ２间的距离三也随之改 变了３．／２，该距离改变值可由游标卡尺上读出。从而算出波长五，进而由式（１）与已测得的频 率厂算出声速＇，。 ２．２用相位法测量海水声速 当发射器与接收器之间距离为Ｌ时，在发射器驱动正弦信号与接收器接收到的正弦信 号之间将有相位差ｔｐ＝２ｎ／＿．／２＝２ｎｎ＋Ａ｜Ｉｐ。 若将发射器驱动正弦信号与接收器接收到的正弦信号分别接到示波器的Ｘ及Ｙ输入端， 则相互垂直的同频率正弦波干涉，其合成轨迹称为李萨如图，如图２所示。