××大学实验预习报告
（××组）
××学院 ××系 ××专业
××级 ××姓名 ××学号 ××日期
实验七:声速的测量
一:实验目的
1. 用极值法和位相法测量空气中的声速
2. 掌握用电声换能器进行电声转换的测量方法
3. 学会用逐差法处理实验数据
4. 进一步学习示波器的应用
二:实验仪器
SV6型超声速测量组合仪,SV5型声速测定专用信号源,双踪示波器
三:实验
内容
财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容
及数据记录
1. 确定仪器组最佳工作频率
2. 将测试方法设置到连续方式,观察示波器,移动
找出接受波形的最大值，记录幅度为最大值时的距离；记下
位置
,调节
，逐次记下振幅最大的
，
……
共12个点，
，用逐差法处理12个数据即可得到接受波长
，而声速
，得到声速
。
3. 相位法：接受波接“CH1”，发射波接“CH2”，设置为“x-y”方式。适当调节示波器，出现李萨茹图。转动鼓轮，使波形成一斜线，记下
位置
，再向相同方向移动
，直至变化成同一斜线，记下
位置
，则
，多次测定取其平均值即可得到波长
=
·
数据表格：
实验前t1= ℃ 试验后t2= ℃
××大学实验报告
（××组）
××学院 ××系 ××专业
××级 ××姓名 ××学号 ××日期
实验七:声速的测量
一．实验目的
1.用极值法和位相法测量空气中的声速
2．掌握用电声换能器进行电声转换的测量方法
3.学会用逐差法处理实验数据
4.进一步学习示波器的应用
二．实验仪器
SV6型超声速测量组合仪,SV5型声速测定专用信号源,双踪示波器
三．实验原理
1．驻波法测声速
压电陶瓷换能器
作为声波发射器，它由信号源供给频率37KHz左右的交流电信号，由逆压电效应发出一平面超声波，形成沿X方向传播的平面纵波，该纵波在传播过程中遇到作为声波接收器的声波换能器
，
接受声波信号的同时发射部分声波信号，如果接受面
与
严格平行，入射波即在接受面上垂直反射，入射波与发射波相干涉形成驻波，正压电效应将接受到的声压转换成电信号，该信号输入示波器，在示波器上可以看到一组由声压信号产生的正弦波形，实际上是两个相干波合成后在接收器
处的振动情况，移动
位置，由于声波传播的阻尼衰减，在示波器上显示会发现当
在某些位置时，振幅会有驻波衰减变化的最小值或最大值。
设声源
方程为：
(1)
反射波的方程为：
(2)
两波产生干涉时，他们的合振动方程
(3)
上式为驻波方程，当
，
时两波的位相相同，两波的叠加使得振幅最大，振幅为
,称为波腹；当
,
时两波位相相反，叠加使得振幅最小，为
，这些点称为波节，两相邻波腹或波节的距离为
，即半波长。在连续多次单方向测量相隔半波长的
的位置变化及声波频率
，按逐差法算出波长
，便可按
求出声速。
2.相位法测声速
设声源
的方程为
，距声源
处
接收到的振动为
，两处振动的相位差
，通过测量相位差可以测得声速
。
当把
和
的信号分别输入到示波器的X轴和Y轴，这是垂直方向两列正弦波的叠加，其合成的振动方程为椭圆方程：
(4)
由(4)式，当
，两振动同向，这时方程变为：
(5)
这时合成的轨迹是一斜率为
的直线。当
，两振动反向，这时合成的轨迹是一斜率为
的直线。当
时，合成的轨迹是一椭圆：
(6) 如果
，这时椭圆运动方向与上述的相反。
合成轨迹如图：
李萨茹图
当移动x使得示波器上的李萨茹图形从一斜率为正的直线又回到原来的位置时，也就是x变化了一个波长
，便可按
求出声速。
四:实验内容步骤
1.确定仪器组最佳工作频率
2.将测试方法设置到连续方式,观察示波器,移动
找出接受 形的最大值，记录幅度为最大值时的距离；记下
位置
调节
，逐次记下振幅最大的
，
……
共12个点，
，用逐差法处理12个数据即可得到接受波长
，而声速
，得到声速
。
3.相位法：接受波接“CH1”，发射波接“CH2”，设置为“x-y”方式。适当调节示波器，出现李萨茹图。转动鼓轮，使波形成一斜线，记下
位置
，再向相同方向移动
，直至变化成同一斜线，记下
位置
，则
，多次测定取其平均值即可得到波长
五.实验数据及处理
实验前温度：t1= 24.1℃ ，实验后温度：t2=24.9 ℃ 故取平均温度为实验时的温度：t=
=24.5℃
1.驻波法：表格如下
频率的平均值：
=38.073KHz
由此，实验测得声速为
=
·
=347.61（m?s）
而0摄氏度，1标准大气压下声速为
，环境温度t =24.5℃，故理论上的声速应为
=
=346.00（m?s）
测量结果与理论值的定值误差为
=
-
=1.61（m?s）
相对误差
=0.47%
与理论值符合的很好
2.相位法：波长、频率均取平均值，表格如下
频率平均值
，
声速
而理论值
定值误差
相对误差
，更加精确
六．结果分析及心得
1.测定值与理论值误差很小，说明用声压换能器测声速这一方法的正确性。
2．用逐差法处理数据，保证了所有实验数据的合理利用，使结果更加精确。
3.相位法较驻波法误差更小，原因在于驻波法需要观察波形振幅的最大值，而肉眼往往不好判断，故读数精确。而相位法只需观察直线图形，使读数精确度上优于驻波法。
浙公网安备 33021202002483